Другие специальные типы диодов

Немного об эффекте Ганна

Вышеназванное явление впервые обнаружил Джон Ганн в 60-е гг XX века. При проведении исследований, связанных с арсенидом галия, выявилось, что каждый опыт с данным материалом сопровождается характерными помехами.

Рис 2 Движение электронов в диоде

Выявленный эффект было решено применить для создания сверхвысокочастотных электрических колебаний, превышающих пороговое значение, в условиях устойчивого электрического поля. При эффекте Ганна возникают сверхвысокие частоты (до нескольких гигагерц), это происходит, если уровень прилагаемого к конструкции напряжения выше находящегося в критической точке порогового значения.

Начнем с азов

Диод представляет собой полупроводниковое двухвыводное радиоэлектронное устройство, которое обладает вольт амперной характеристикой или ВАХ. Благодаря ВАХ электрический ток по изделию может течь только по одному направлению. Это направление определяется в ситуации, когда при прямом смещении сопротивление будет практически равно нулю. При другом направлении нелинейная ВАХ, как особая характеристика изделия, не позволяет току протекать, поскольку в этом случае сопротивление будет велико.

Устройство диода

Устройство изделия

На ВАХ основано исследование данных типов компонентов. Реферат о свойствах диодных полупроводников можно написать про ВАХ, различные виды изделий, а также о том, какой их общий принцип работы. При этом реферат будет содержать в каждом случае разную информацию, так как здесь сложно изложить суть в кратком объеме.
После того, как мы разобрались, что собой представляет диод, можно выяснить основные моменты его полупроводникового вида.
Полупроводниковый диод (диодный вентиль) представляет собой изделие, изготовленное из полупроводниковых материалов (зачастую кремния). Поскольку у него есть вольт амперная характеристика, то ток здесь может течь только в одном направлении.

Главным компонентом такого электрического элемента является кристаллическая часть, в которой есть p-n переход. Переход подключен к двум электрическими контактами. Сама вакуумная трубка имеет два электрода: нагретый катод и пластину (анод).
Такая структура, а также принцип работы, позволяет применять их для:

  • улучшения различных электронных схем;
  • преобразования постоянного и переменного тока;
  • усовершенствования различных устройств.

Реферат может более полно описать каждый способ применения.

Заключение

В данной статье описаны все особенности работы этого типа диодов, сам принцип эффекта Ганна. Более подробно об этом можно узнать, прочитав статью Что такое генератор Ганна.В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.lektsii.com

www.chem21.info

www.scienceforum.ru

www.eandc.ru

Предыдущая

ПолупроводникиДиод 1n4007: характеристики, маркировка и datasheets

Следующая

ПолупроводникиЧто такое варикап?

7.5. Конструктивное оформление и основные параметры диодов Ганна

Любые СВЧ диоды, в том числе и диоды Ганна, могут иметь патронную, таблеточную, волноводную, коаксиальную, полосковую и прочие варианты конструкций, в том числе бескорпусную [3, 4, 6] . Кроме этого диоды Ганна могут быть сформированы в кристаллической подложке полупроводниковых ИМС.

В настоящее время промышленностью выпускаются различные типы диодов Ганна, предназначенные для усиления и генерации на частотах от 1 ¸ 2 ГГц до 150 ГГц и более. При этом отдельный тип диодов способен работать в диапазоне частот не более 20 — 30% от средней частоты. Выходные мощности в непрерывном режиме от единиц милливатт в верхней части СВЧ диапазона до единиц ватт в дециметровом и метровом диапазоне. Повышенные значения выходной мощности для всех режимов, кроме ОНОЗ, получают путем увеличение рабочего тока диода, что в свою очередь требует увеличения площади поперечного сечения кристалла и улучшения теплоотвода.

Для частот ниже 1 ГГц диоды Ганна не выпускаются, так как для работы на этих частотах промышленность освоила выпуск СВЧ транзисторов с хорошими показателями и гораздо лучшими функциональными возможностями.

Диод Ганна

Диод Ганна состоит исключительно из полупроводника N-типа. Таким образом, он не является настоящим диодом. На рисунке ниже показан слабо легированный слой N–, окруженный сильно легированными слоями N+. Напряжение, прикладываемое к диоду Ганна из арсенида галлия N-типа, создает сильное электрическое поле в слабо легированном слое N–.

Диод Ганна: схема генератора и поперечное сечение диода из полупроводника только N-типа.Диод Ганна: схема генератора и поперечное сечение диода из полупроводника только N-типа.

По мере увеличения напряжения проводимость возрастает из-за электронов в низкоэнергетической зоне проводимости. Когда напряжение превысит порог, примерно равный 1 В, электроны начнут перемещаться из нижней зоны проводимости к более высокоэнергетической зоне проводимости, где они больше не способствуют провдимости. Другими словами, по мере увеличения напряжения ток уменьшается, явление отрицательного сопротивления. Частота колебаний определяется временем прохождения электронов проводимости, которое находится в обратной зависимости от толщины N– слоя.

Частоту в некоторой степени можно контролировать, поместив диод Ганна в резонансный контур. Эквивалентная схема, показанная на рисунке выше, на самом деле является коаксиальной линией передачи или волноводом. Диоды Ганна из арсенида галлия способны работать в диапазоне от 10 до 200 ГГц при мощностях от 5 до 65 мВт. Диоды Ганна также могут служить в качестве усилителей.

Сферы использования

Применение диода Ганна особенно актуально в конструкции:

  • Генератора Ганна, создающего в результате частоты 5-35 гигагерц. Это необходимо для средств обеспечивающих радиосвязь, а также установок радиолокации военного и коммерческого назначения.
  • Датчика, используемого жд-сфере и созданного, чтобы выявлять нарушителей. Это необходимо для обеспечения безопасности и минимизации риска крушения железнодорожного транспорта.
  • Генератора СВЧ формирующего частоты на уровне в несколько сотен гигаГерц.
  • Детектора, обеспечивающего фиксацию вибрационного уровня на расстоянии, а также вращательной скорости тахометра.
  • Генератора сверхвысокочастотного тока импульсного типа.
  • СВЧ-передатчика, маломощного, формирующего СВЧ-радиоволны.
  • Датчиков, самого разнообразного назначения: открытие дверей; охранные приборы, располагаемые вдоль периметра; приборы, обеспечивающие безопасность пешеходного движения; уровневые датчики; фиксаторы уровня влажности. Полупроводниковый диод Ганна пригоден для создания приборов с самыми разнообразными функциями.

Поделиться ссылкой:

Диод Шокли

Диод Шокли представляет собой четырехслойный тиристор, используемый для запуска больших тиристоров. Он проводит ток только в одном направление, когда он открыт напряжением, превышающим напряжение включения, около 20 В. Для более подробной информации смотрите главу 7 «Тиристоры», раздел «Диод Шокли». Двунаправленная версия называется динистором, диак.

Диоды постоянного тока (SRD диоды)

Диод постоянного тока, также известный как токоограничивающий диод, или токорегулирующий диод, или SRD диод, делает именно то, что подразумевает его название: он ограничивает протекающий через него ток до некоторого максимального уровня. Диод постоянного тока представляет собой двухвыводную версию полевого (JFET) транзистора. Если мы попытаемся увеличить ток, протекающий через этот диод, выше его точки регулирования, он будет просто «сдерживать» его, увеличивая падение напряжения. Если бы мы собрали схему на рисунке ниже (a) и построили бы график зависимости тока диода от напряжения на нем, то получили бы график, который сначала поднимается, а затем выравнивается в точке регулирования тока, как показано на рисунке ниже (b).

Диод постоянного тока (SRD диод): (a) тестовая схема, (b) вольт-амперная характеристика.Диод постоянного тока (SRD диод): (a) тестовая схема, (b) вольт-амперная характеристика.

Применение диодов постоянного тока (SRD диода) заключается в автоматическом ограничении тока, протекающего через светодиод или лазерный диод, в широком диапазоне напряжения питания, как показано на рисунке ниже.

Применение SRD диода (токоограничивающего диода): управление питанием лазерного диода.Применение SRD диода (токоограничивающего диода): управление питанием лазерного диода.

Конечно, точка регулирования токоограничивающего (SRD) диода должна быть выбрана так, чтобы соответствовать оптимальному прямому току светодиода или лазерного диода. Это особенно важно не для светодиодов, а для лазерных диодов, поскольку обычные светодиоды более терпимы к изменениям прямого тока.

Заключение

Полупроводниковые диоды обладают просто огромным разнообразием форм и видов. Каждый отдельный тип имеет свои уникальные характеристики и свойства, что позволяет использовать его в конкретной ситуации. Этот факт следует учитывать при приобретении таких компонентов электрической схемы для электроприборов, чтобы купить действительно нужный.
Надеемся, наша статья помогла вам разобраться во многих нюансах и тонкостях этой разновидности радиотехнических устройств.

Теги

PIN диодSRD диод (токоограничивающий диод)ВаракторВарикапДинистор / PNPN диод / диод ШоклиДиодДиод ГаннаДиод с накоплением зарядаЛавинно-пролетный диод (IMPATT диод)ОбучениеЭлектроника

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом