Apa itu Dioda IMPATT: Konstruksi & Cara Kerjanya

Konsep dioda IMPATT sebenarnya ditemukan pada tahun 1954 oleh William Shockley. Jadi, dia memperluas ide untuk menghasilkan resistensi negatif dengan bantuan mekanisme seperti penundaan waktu transit. Ia mengusulkan teknik injeksi untuk pembawa muatan di dalam sambungan PN yang bias maju dan menerbitkan pemikirannya dalam Technical Journal of Bell Systems pada tahun 1954 dan berjudul dengan nama 'Resistensi Negatif yang Terjadi dari Waktu Transit dalam Dioda Semikonduktor. Lebih lanjut, usulan itu tidak diperpanjang hingga tahun 1958 ketika Bell Laboratories mengimplementasikan struktur dioda P+ NI N+ dan setelah itu disebut Read diode. Setelah itu pada tahun 1958, sebuah jurnal teknis diterbitkan dengan nama judul "dioda resistansi negatif frekuensi tinggi yang diusulkan." Pada tahun 1965, dioda praktis pertama dibuat dan diamati osilasi pertama. Dioda yang digunakan untuk demonstrasi ini dibangun melalui silikon dengan struktur P+N. Kemudian, operasi Baca dioda diverifikasi & setelah itu, dioda PIN didemonstrasikan pada tahun 1966 untuk berfungsi. Apa itu Dioda IMPATT? Bentuk lengkap dari dioda IMPATT adalah IMPatt ionization Avalanche Transit-Time. Ini adalah dioda berdaya sangat tinggi yang digunakan dalam aplikasi gelombang mikro. Umumnya digunakan sebagai penguat dan osilator pada frekuensi gelombang mikro. Rentang frekuensi operasi dioda IMPATT berkisar antara 3 – 100 GHz. Umumnya dioda ini menghasilkan karakteristik resistansi negatif sehingga berfungsi sebagai osilator pada frekuensi gelombang mikro untuk menghasilkan sinyal. Ini terutama karena efek waktu transit dan efek longsoran ionisasi dampak. Klasifikasi dioda IMPATT dapat dilakukan dengan dua jenis yaitu single drift dan double drift. Perangkat hanyut tunggal adalah P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Jika diperhatikan perangkat P+NN+, sambungan P+N dihubungkan secara reverse bias maka menyebabkan longsoran longsoran yang menyebabkan daerah P+ diinjeksikan ke NN+ dengan kecepatan saturasi. Tetapi lubang yang disuntikkan dari daerah NN+ tidak melayang yang disebut perangkat drift tunggal. Contoh terbaik dari perangkat drift ganda adalah P+PNN+. Dalam perangkat semacam ini, setiap kali PN-junction dibiaskan mendekati kerusakan longsoran, maka elektron drift dapat dilakukan melalui wilayah NN+ sedangkan lubang melayang melalui wilayah PP+ yang dikenal sebagai perangkat drift ganda.FiturFitur utama dari dioda IMPATT meliputi sebagai berikut.Frekuensi operasi berkisar dari 3GHz hingga 100GHPrinsip kerja dioda IMPATT adalah perkalian longsoran Daya keluaran 1w CW & di atas 400watt berdenyutEfisiensi 3% CW & 60% berdenyut di bawah 1GHzLebih kuat dibandingkan dengan dioda GUNN Angka kebisingan adalah Konstruksi dan Cara Kerja Dioda IMPATT 30dbKonstruksi dioda IMPATT ditunjukkan di bawah ini. Dioda ini mencakup empat wilayah seperti P+-NI-N+. Struktur dioda PIN dan IMPATT sama, tetapi bekerja pada gradien tegangan yang sangat tinggi sekitar 400KV/cm untuk menghasilkan arus longsoran. Biasanya, bahan yang berbeda seperti Si, GaAs, InP, atau Ge terutama digunakan untuk konstruksinya. Konstruksi Dioda IMPATT Dibandingkan dengan dioda normal, dioda ini menggunakan struktur yang agak berbeda karena; dioda normal akan rusak dalam kondisi longsor. Karena jumlah besar generasi saat ini menyebabkan generasi panas di dalamnya. Jadi pada frekuensi gelombang mikro, penyimpangan dalam struktur terutama digunakan untuk menghasilkan sinyal RF. Umumnya, dioda ini digunakan pada generator gelombang mikro. Di sini, suplai DC diberikan ke dioda IMPATT untuk menghasilkan keluaran yang berosilasi setelah rangkaian yang disetel sesuai digunakan dalam rangkaian. Keluaran rangkaian IMPATT konsisten & relatif tinggi dibandingkan dengan dioda gelombang mikro lainnya. Tetapi juga menghasilkan kebisingan fasa yang tinggi, yang berarti bahwa ia digunakan dalam pemancar sederhana lebih sering daripada osilator lokal di dalam penerima di mana kinerja kebisingan fasa biasanya lebih signifikan. Dioda ini bekerja dengan tegangan yang cukup tinggi seperti 70 volt atau lebih. Dioda ini dapat membatasi aplikasi melalui fase kebisingan. Namun demikian, dioda ini terutama merupakan alternatif yang menarik untuk dioda gelombang mikro untuk beberapa daerah. Rangkaian Dioda IMPATT Penerapan dioda IMPATT ditunjukkan di bawah ini. Umumnya, dioda jenis ini terutama digunakan pada frekuensi di atas 3 GHz. Perhatikan bahwa setiap kali rangkaian yang disetel diberikan dengan tegangan di wilayah tegangan tembus ke arah IMPATT maka osilasi akan terjadi. Dibandingkan dengan dioda lain, dioda ini menggunakan resistansi negatif dan dioda ini mampu menghasilkan rentang tegangan yang tinggi. daya biasanya sepuluh watt atau lebih berdasarkan perangkat. Pengoperasian dioda ini dapat dilakukan dari suplai menggunakan resistor pembatas arus. Nilai ini membatasi aliran arus ke nilai yang diperlukan. Arus disuplai ke seluruh choke RF untuk memisahkan DC dari sinyal RF. Sirkuit Dioda IMPATT Dioda gelombang mikro IMPATT diatur di luar rangkaian yang disetel tetapi biasanya dioda ini dapat diatur dalam rongga pemandu gelombang yang memberikan rangkaian yang disetel yang diperlukan. Ketika suplai tegangan diberikan maka rangkaian akan berayun. Kelemahan utama dari dioda IMPATT adalah pengoperasiannya karena menghasilkan noise fasa yang tinggi akibat mekanisme avalanche breakdown. Perangkat ini menggunakan teknologi Gallium Arsenide (GaAs) yang jauh lebih baik dibandingkan dengan Silicon. Ini dihasilkan dari koefisien ionisasi yang sangat cepat untuk pembawa muatan.Perbedaan antara Dioda IMPATT dan TrapattPerbedaan utama antara dioda IMPATT dan Trapatt berdasarkan spesifikasi yang berbeda dibahas di bawah ini.Spesifikasi Dioda IMPATT Dioda TRAPATTFrekuensi Operasi0.5 – 100GHz1 – 10GHzBandwidth1/10th of RF Center Frequency–Efficiency60 % dalam mode berdenyut & 3% dalam CWP mode berdenyut adalah 20 – 60%Daya keluaran1Watt(CW) 400Watt(Berdenyut)Diatas 100 WattNoise Figure30 dB60 dBBsemikonduktor dasarSi, InP, Ge, GaAsSiKonstruksiN+PIP+ bias mundur PN JunctionP+ NN++ atau N+ P P+ Bias Mundur PN JunctionHarmonikRendahKuatKekakuanYaYaUkuranTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorKarakteristik Dioda IMPATTKarakteristik dioda IMPATT meliputi sebagai berikut.Beroperasi dalam kondisi bias terbalikBahan yang digunakan untuk memproduksi dioda ini adalah InP, Si & GaAs.Ini kompak & andalIni menghasilkan efek area resistansi negatif karena area resistansi negatif longsor juga l sebagai waktu transit. Dibandingkan dengan dioda Gunn, ini memberikan daya output daya yang tinggi dan juga noise, sehingga digunakan pada penerima untuk osilator lokal. Perbedaan fase antara arus dan tegangan adalah 180 derajat. Di sini penundaan fase dengan 90 derajat terutama karena efek longsoran sedangkan sudut yang tersisa adalah karena waktu transit. Ini terutama digunakan di mana daya keluaran tinggi diperlukan seperti osilator & amplifier Daya keluaran yang disediakan oleh dioda ini berada dalam kisaran milimeter -frekuensi gelombang.Pada frekuensi yang lebih sedikit, daya keluaran berbanding terbalik dengan frekuensi sedangkan, pada frekuensi tinggi, berbanding terbalik dengan kuadrat frekuensi.KeuntunganKeuntungan dioda IMPATT meliputi hal berikut.Ini memberikan jangkauan operasi yang tinggi. Ukurannya kecil.Ini ekonomis.Pada suhu tinggi, memberikan operasi yang andalDibandingkan dengan dioda lain, ini mencakup kemampuan daya tinggi.Setiap kali digunakan sebagai penguat, maka ia bekerja seperti perangkat pita sempit.Dioda ini digunakan sebagai generator gelombang mikro yang sangat baik.Untuk sistem transmisi gelombang mikro, dioda ini dapat menghasilkan sinyal pembawa.KekuranganKekurangan dari dioda IMPATT antara lain berikut ini.Ini memberikan rentang penyetelan yang lebih sedikit.Ini memberikan sensitivitas tinggi untuk berbagai kondisi operasi.Di wilayah longsoran, laju pembangkitan pasangan elektron-lubang dapat menyebabkan pembangkitan kebisingan yang tinggi.Untuk kondisi operasional, ini responsif.Jika perawatan yang tepat tidak diambil maka mungkin rusak karena reaktansi elektronik yang besar. Dibandingkan dengan TRAPATT, ini memberikan efisiensi yang lebih rendah. Rentang tuning dioda IMPATT tidak bagus seperti dioda Gunn. Ini menghasilkan noise palsu melalui rentang yang lebih tinggi dibandingkan dengan dioda Gunn & klystron .AplikasiAplikasi dioda IMPATT meliputi berikut ini.Jenis dioda ini digunakan seperti osilator gelombang mikro dalam osilator keluaran termodulasi & generator gelombang mikro.Ini digunakan dalam radar gelombang kontinu, penanggulangan elektronik & tautan gelombang mikro.Ini digunakan untuk amplifikasi melalui resistansi negatif .Dioda ini digunakan dalam amplifier parametrik, osilator gelombang mikro, generator gelombang mikro. Dan juga digunakan dalam pemancar telekomunikasi, sistem & penerima alarm penyusup.Osilator Output TermodulasiCW Pemancar Radar DopplerCW Generator Gelombang MikroPemancar Telekomunikasi FMReceiver LOIntrusion Alarm NetworkPenguat ParametrikJadi, ini semua tentang gambaran umum tentang dioda IMPATT, konstruksi, cara kerja, perbedaan & aplikasinya. Perangkat semikonduktor ini digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang mikro berdaya tinggi pada rentang frekuensi 3 GHz hingga 100 GHz. Dioda ini berlaku untuk alarm daya dan sistem radar yang lebih sedikit.

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan