IMPATT 다이오드란 무엇인가 : 구성 및 작동

IMPATT 다이오드의 개념은 실제로 1954년 William Shockley에 의해 발명되었습니다. 그래서 그는 통과 시간 지연과 같은 메커니즘의 도움으로 음의 저항을 생성하는 아이디어를 확장했습니다. 그는 PN 접합 내 전하 캐리어에 대한 주입 기술이 순방향 바이어스임을 제안하고 1954년 Bell Systems의 기술 저널에 '반도체 다이오드 내 전송 시간에서 발생하는 음의 저항 발생'이라는 제목으로 자신의 생각을 발표했습니다. Bell Laboratories가 P+ NI N+ 다이오드 구조를 구현하면서 1958년까지 확장되었으며 그 이후에는 Read Diode라고 합니다. 그 후 1958년에 "제안된 고주파 음저항 다이오드"라는 제목으로 기술 저널이 출판되었습니다. 1965년에 최초의 실용적인 다이오드가 만들어지고 첫 번째 진동이 관찰되었습니다. 이번 시연에 사용된 다이오드는 P+N 구조의 실리콘으로 구성됐다. 이후 Read 다이오드 동작이 검증되었고 그 후 1966년에 PIN 다이오드가 작동하는 것으로 시연되었습니다. IMPATT 다이오드란 무엇입니까? IMPATT 다이오드의 전체 형태는 IMPatt 이온화 Avalanche Transit-Time입니다. 이것은 마이크로파 애플리케이션에 사용되는 초고출력 다이오드입니다. 일반적으로 마이크로파 주파수에서 증폭기 및 발진기로 사용됩니다. IMPATT 다이오드의 작동 주파수 범위는 3 – 100GHz입니다. 일반적으로 이 다이오드는 음의 저항 특성을 생성하므로 마이크로파 주파수에서 발진기로 작동하여 신호를 생성합니다. 이것은 주로 통과 시간 효과와 충격 이온화 눈사태 효과 때문입니다. IMPATT 다이오드의 분류는 단일 드리프트와 이중 드리프트의 두 가지 유형으로 수행할 수 있습니다. 단일 드리프트 장치는 P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+입니다. P+NN+ 장치를 고려할 때 P+N 접합은 역 바이어스로 연결되어 P+는 포화 속도로 NN+에 주입합니다. 그러나 NN+ 영역에서 주입된 정공은 단일 드리프트 장치라고 하는 드리프트하지 않습니다. 이중 드리프트 장치의 가장 좋은 예는 P+PNN+입니다. 이러한 종류의 장치에서 PN 접합이 애벌런치 항복에 가깝게 바이어스될 때마다 전자 드리프트는 NN+ 영역을 통해 수행될 수 있는 반면 정공은 이중 드리프트 장치로 알려진 PP+ 영역을 통해 드리프트됩니다. IMPATT 다이오드에는 다음이 포함됩니다. 작동 주파수 범위는 3GHz ~ 100GH입니다.IMPATT 다이오드의 작동 원리는 애벌런치 곱셈입니다.출력 전력은 1w CW 및 400와트 펄스 이상입니다.효율은 3% CW 및 60GHz 미만 펄스 1%입니다.GUNN 다이오드에 비해 더 강력합니다.잡음 지수는 30dbIMPATT 다이오드 구성 및 작동 IMPATT 다이오드의 구성은 아래와 같습니다. 이 다이오드는 P+-NI-N+와 같은 XNUMX개 영역을 포함합니다. PIN 다이오드와 IMPATT의 구조는 동일하지만 약 400KV/cm의 매우 높은 전압 기울기에서 작동하여 애벌런치 전류를 생성합니다. 일반적으로 Si, GaAs, InP 또는 Ge와 같은 다른 재료가 주로 구성에 사용됩니다. IMPATT 다이오드 구성 일반 다이오드와 비교하여 이 다이오드는 다음과 같은 이유로 약간 다른 구조를 사용합니다. 정상적인 다이오드는 눈사태 상태에서 고장날 것입니다. 엄청난 양의 전류 생성으로 인해 내부에 열이 발생합니다. 따라서 마이크로파 주파수에서 구조의 편차는 주로 RF 신호를 생성하는 데 사용됩니다. 일반적으로 이 다이오드는 마이크로파 발생기에 사용됩니다. 여기에서 DC 전원은 IMPATT 다이오드에 제공되어 회로 내에서 적절하게 조정된 회로가 사용되면 발진하는 출력을 생성합니다. IMPATT 회로의 출력은 일관되고 다른 마이크로파 다이오드에 비해 비교적 높습니다. 그러나 그것은 또한 높은 범위의 위상 잡음을 생성하는데, 이는 위상 잡음의 성능이 일반적으로 더 중요할 때마다 수신기 내의 국부 발진기보다 더 일반적으로 단순한 송신기에서 사용된다는 것을 의미합니다. 이 다이오드는 70볼트 이상과 같은 상당히 높은 전압에서 작동합니다. 이 다이오드는 위상 잡음을 통해 애플리케이션을 제한할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 다이오드는 주로 여러 지역의 마이크로파 다이오드에 대한 매력적인 대안입니다.IMPATT 다이오드 회로 IMPATT 다이오드의 적용은 아래에 나와 있습니다. 일반적으로 이러한 종류의 다이오드는 주로 3GHz 이상의 주파수에서 사용됩니다. 조정된 회로에 IMPATT 쪽으로 항복 전압 영역의 전압이 제공될 때마다 발진이 발생합니다. 다른 다이오드와 비교하여 이 다이오드는 음의 저항을 사용하고 이 다이오드는 높은 범위의 전력은 일반적으로 장치에 따라 XNUMX와트 이상입니다. 이 다이오드의 작동은 전류 제한 저항을 사용하는 전원에서 수행할 수 있습니다. 이 값은 전류의 흐름을 필요한 값으로 제한합니다. 전류는 RF 신호에서 DC를 분리하기 위해 RF 초크 전체에 공급됩니다. IMPATT 다이오드 회로IMPATT 마이크로파 다이오드는 동조 회로 너머에 배치되지만 일반적으로 이 다이오드는 필요한 동조 회로를 제공하는 도파관 공동 내에 배치될 수 있습니다. 전압이 공급되면 회로가 흔들리게 됩니다. IMPATT 다이오드의 주요 단점은 애벌런치 항복 메커니즘으로 인해 높은 범위의 위상 잡음을 생성하기 때문에 작동한다는 것입니다. 이 장치는 실리콘에 비해 훨씬 더 나은 갈륨 비소(GaAs) 기술을 사용합니다. 이는 전하 캐리어에 대한 매우 빠른 이온화 계수의 결과입니다.IMPATT와 Trapatt 다이오드의 차이점다양한 사양을 기반으로 한 IMPATT와 Trapatt 다이오드의 주요 차이점은 아래에 설명되어 있습니다.사양IMPATT 다이오드TRAPATT 다이오드OperatingFrequency0.5 – 100GHz1 – 10GHzBandwidth1/10-RF Center Frequency60 효율 펄스 모드의 % 및 CW의 3%는 20 – 60%입니다. 출력 전력1Watt(CW) 400Watt(Pulsed)Above 100 WattNoise Figure30 dB60 dB기본 반도체Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+PIP+ 역 바이어스 PN JunctionP+ P+++ 역방향 바이어스 PN JunctionP+ P+++ PN 접합고조파LowStrongRuggednessYesYesSizeTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorIMPATT 다이오드 특성IMPATT 다이오드의 특성은 다음과 같습니다. 역 바이어스 조건에서 작동합니다. 이 다이오드를 제조하는 데 사용되는 재료는 InP, Si 및 GaAs입니다. 이들은 작고 안정적이며 효과로 인해 음의 저항 영역을 생성합니다. 눈사태 l 통과 시간으로. Gunn 다이오드와 비교하여 높은 o/p 전력 및 잡음을 제공하므로 국부 발진기용 수신기에 사용됩니다. 전류와 전압의 위상차는 180도입니다. 여기서 90도 위상 지연은 주로 눈사태 효과로 인한 반면 나머지 각도는 통과 시간 때문입니다. 이들은 주로 발진기 및 증폭기와 같이 높은 출력 전력이 필요한 곳에 사용됩니다. 이 다이오드가 제공하는 출력 전력은 밀리미터 범위입니다. -파동 주파수. 더 적은 주파수에서 출력 전력은 주파수에 반비례하지만 고주파에서는 주파수의 제곱에 반비례합니다.장점 IMPATT 다이오드의 장점은 다음과 같습니다. 높은 작동 범위를 제공합니다. 크기가 작습니다.경제적입니다.고온에서 안정적인 작동을 제공합니다.다른 다이오드에 비해 높은 전력 성능을 포함합니다.증폭기로 사용할 때마다 협대역 장치처럼 작동합니다.이 다이오드는 다음과 같이 사용됩니다. 우수한 마이크로파 생성기. 마이크로파 전송 시스템의 경우 이 다이오드는 반송파 신호를 생성할 수 있습니다. 단점IMPATT 다이오드의 단점은 다음과 같습니다 다음과 같습니다. 튜닝 범위가 적습니다. 다양한 작동 조건에 높은 감도를 제공합니다. 눈사태 영역에서 전자-정공 쌍 생성 속도는 높은 노이즈 생성을 유발할 수 있습니다. 작동 조건에 대해 응답합니다. 적절한 주의가 필요한 경우 큰 전자 리액턴스로 인해 손상될 수 있습니다.TRAPATT에 비해 효율이 낮습니다.IMPATT 다이오드의 튜닝 범위는 Gunn 다이오드처럼 좋지 않습니다. Gunn & klystron 다이오드에 비해 높은 범위를 통해 스퓨리어스 노이즈를 생성합니다 .응용 IMPATT 다이오드의 응용 분야는 다음과 같습니다. 이러한 유형의 다이오드는 변조된 출력 발진기 및 마이크로파 발생기 내의 마이크로파 발진기처럼 사용됩니다. 이들은 연속파 레이더, 전자 대책 및 마이크로파 링크에 사용됩니다. 이들은 네거티브 저항을 통한 증폭에 사용됩니다. .이 다이오드는 파라메트릭 증폭기, 마이크로파 발진기, 마이크로파 발생기에 사용됩니다. 또한 통신 송신기, 침입자 경보 시스템 및 수신기에도 사용됩니다. 변조된 출력 발진기CW 도플러 레이더 송신기FM 통신 수신기의 송신기마이크로파 발생기 LO침입 경보 네트워크파라메트릭 증폭기따라서 이것은 IMPATT 다이오드, 구성, 작업, 차이점 및 응용 프로그램에 대한 개요입니다. 이러한 반도체 장치는 3GHz ~ 100GHz 범위의 주파수에서 고출력 마이크로파 신호를 생성하는 데 사용됩니다. 이 다이오드는 더 적은 전력 경보 및 레이더 시스템에 적용할 수 있습니다.

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