Diodo impatt – diodo impatt simbolo
Operación de diodo de Impatt:
El funcionamiento del diodo Impatt es una combinación de retraso involucrada en la generación de multiplicación de la corriente de avalancha, así como el retraso debido al tiempo de tránsito a través de un espacio de deriva, proporciona la diferencia de fase requerida a 180 ° entre el voltaje aplicado y la corriente resultante en un diodo de Impat en funcionamiento.
La sección transversal de la región activa de este dispositivo se ilustra en la Figura 12-28. Tenga en cuenta que este es un diodo, la unión es entre P + y capas de computadora.
Se aplica un gradiente de tensión extremadamente alto al trabajo del diodo Impatt, alrededor de 400 kV / cm, lo que finalmente causa una corriente muy alta.
Un diodo normal se descomponer muy rápidamente en estas condiciones, pero el diodo Impatt se construye para poder resistir estas condiciones varias veces. Por ejemplo, un diodo normal se descompone en condiciones de avalancha debido a los enormes poderes generados.
Considere que el grosor de la región activa de un diodo de impuestos es de unos pocos micrómetros, para garantizar el tiempo de tránsito correcto para el funcionamiento de las microondas. Su área transversal también es pequeña, para garantizar una pequeña capacidad.
Con el gradiente de alto voltaje y la alta corriente que resulta en la potencia generada es de alrededor de 100 MW / cm3.
El retraso entre la propuesta de diodo impatt y su primer logro se debió en gran medida a los problemas vinculados a la disipación de estas grandes cantidades de calor.
Esto tenía que hacerse, para garantizar una temperatura de operación satisfactoria para el funcionamiento del diodo Impatt, de modo que no sea destruida por el hierro fundido. Las temperaturas de funcionamiento típicas de los diodos comerciales son de alrededor de 250 ° C.
Un gradiente potencial tan alto, de bono posterior del diodo, provoca un flujo de portadores minoritarios a través de la unión. Si ahora se supone que hay oscilaciones, podemos considerar el efecto de un oscuro oscilante de la tensión RF superpuesta por encima de la alta tensión de la corriente continua.
La velocidad de los electrones y los agujeros ahora se ha vuelto tan alta que estos portadores forman agujeros y electrones adicionales al sacarlos de la estructura cristalina, por la ionización de impacto que se les calcula.
Estos transportistas adicionales continúan el proceso en el cruce, y ahora está nevando en una avalancha.
Si el campo CC original era solo el umbral para permitir que esta situación se desarrolle, esta tensión se excedería durante todo el ciclo positivo de RF, y la multiplicación de la corriente de avalancha tendrá lugar durante todo este tiempo.
Dado que es un proceso de multiplicación, la avalancha no es instantánea. Como muestra la Figura 12-28, el proceso lleva un tiempo, como el impulso de corriente máxima, en la unión, ocurre en el momento en que la tensión re a través del diodo es cero y se vuelve negativa. Se obtuvo una diferencia de fase de 90 ° entre el voltaje y la corriente.
El impulso actual en el diodo de trabajo Impatt se encuentra en la unión. Sin embargo, no queda allí. Debido al sesgo opuesto, el pulso actual fluye hacia el cátodo, a una velocidad de deriva depende de la presencia del campo CC alto.
El tiempo que lleva el impulso a alcanzar el cátodo depende de esta velocidad y, por supuesto, del grosor de la capa altamente dopada (N +).
El grosor de la región de deriva rara vez se selecciona para que el tiempo tomado para que el pulso de potencia llega al cátodo corresponde a una diferencia de fase adicional de 90 °.
Como se muestra en la Figura 12-29, cuando el impulso de corriente realmente alcanza el terminal del cátodo, el voltaje de RF está en su pico negativo. El voltaje y la corriente en el diodo Impatt son la fase de 180 °, y una resistencia negativa dinámica RF ha demostrado ser existente.
Tal resistencia negativa está lista para usar en osciladores o amplificadores. Debido a los tiempos implicados, estos pueden ser microondas. Tenga en cuenta que el grosor del dispositivo determina el tiempo de tránsito, al que el diodo Impatt es muy sensible.
A diferencia del diodo de la pistola, el diodo Impatt es esencialmente un dispositivo de tira estrecho (especialmente cuando se usa en un amplificador).
Consideraciones prácticas:
Los diodos comerciales impatatt han estado disponibles durante algún tiempo. Están hechos de silicio, arseniure de galio o incluso fosfuro de indio. Los diodos son principalmente mesa y el crecimiento epitaxial se usa para al menos parte del chip; Algunos tienen uniones de Barrière Schottky.
Gallium Arseniure es teóricamente preferible y debe dar un ruido más bajo, una mayor eficiencia y frecuencias de operación máximas más altas. Sin embargo, el silicio es más barato y más fácil de hacer.
En consecuencia, los diodos de silicio Impatt, que llegaron primero, incluso se prefieren para muchas aplicaciones; De hecho, son los diodos de silicio los que actualmente proporcionan las potencias de producción más altas con las frecuencias operativas más altas (más de 200 GHz).
El diodo IMPAT que funciona en la Figura 12-30 es un diodo comercial típico para usar por debajo de 50 GHz y podría albergar un GaAs o un chip SI. A frecuencias más altas, los paquetes de punta de haz casi idénticos a la apariencia de los ilustrados en la Figura 12-5 tienden a preferirse.
La construcción es engañosamente simple. Sin embargo, mucha reflexión y desarrollo han entrado en su fabricación, en particular los contactos, que deben tener una resistencia óhmica y térmica extremadamente baja.
Además, en un circuito práctico, el diodo Impatt generalmente se integra en la pared de una cavidad, que luego actúa como un disipador de calor externo.
Hasta hace unos años, los diodos prácticos de Impat eran diferentes de la propuesta original de Read. Esto proporcionó una región de doble deriva, mientras que las Figuras 12-28 y 12-30 tienen diodos con regiones de deriva única (N +).
La razón de la partida inicial en comparación con lo que en teoría era una estructura más efectiva era una dificultad de fabricación, pero este problema ahora se ha resuelto. Durante algunos años, se gustó comercialmente con diodos impatriados con dos regiones de deriva (una n + y la otra p +).
En el proceso de fabricación, una capa se cultiva epitaxial en un sustrato N +. La capa P se cultiva epitaxial o mediante implantación de iones, y en última instancia, la capa P + se forma por difusión.
Estos dispositivos P + -PN-N + se conocieron por primera vez como diodos Rimpatt (lectura-Impatt), pero ahora se conocen como diodos fiscales de doble deriva. Estas son, sin duda, las versiones utilizadas en las frecuencias más altas y para las potencias de salida más altas.