Gunn Diode: Bekerja, Karakteristik & Aplikasi

Gunn Diode: Bekerja, Karakteristik & Aplikasi

Dioda adalah semikonduktor dua terminal komponen elektronik yang menunjukkan karakteristik tegangan arus nonlinier. Hal ini memungkinkan arus dalam satu arah di mana resistansinya sangat rendah (resisten hampir nol) selama bias maju. Demikian pula, di arah lain, ia tidak memungkinkan aliran arus - karena ia menawarkan resistansi yang sangat tinggi (resistansi tak terbatas bertindak sebagai sirkuit terbuka) selama bias balik.



Gunn Diode

Gunn Diode

Itu dioda diklasifikasikan menjadi berbagai jenis berdasarkan prinsip dan karakteristik kerja mereka. Ini termasuk dioda Generik, dioda Schotty, dioda Shockley, Dioda arus konstan, Dioda zener , Light emitting diode, Photodiode, Tunnel diode, Varactor, Vacuum tube, Laser diode, PIN diode, Peltier diode, Gunn diode, dan sebagainya. Pada kasus khusus, artikel ini membahas tentang cara kerja, karakteristik, dan aplikasi dioda Gunn.






Apa itu Dioda Gunn?

Dioda Gunn dianggap sebagai jenis dioda meskipun tidak mengandung persimpangan dioda PN khas seperti dioda lainnya, tetapi terdiri dari dua elektroda. Dioda ini juga disebut sebagai Perangkat Elektronik yang Ditransfer. Dioda ini adalah perangkat resistansi diferensial negatif, yang sering digunakan sebagai osilator daya rendah untuk menghasilkan gelombang mikro . Ini hanya terdiri dari semikonduktor tipe-N di mana elektron adalah pembawa muatan mayoritas. Untuk menghasilkan gelombang radio pendek seperti gelombang mikro, digunakan Efek Gunn.

Struktur Dioda Gunn

Struktur Dioda Gunn



Wilayah pusat yang ditunjukkan pada gambar adalah wilayah aktif, yang diolah dengan benar GaA tipe-N dan lapisan epitaxial dengan ketebalan sekitar 8 hingga 10 mikrometer. Wilayah aktif diapit di antara dua wilayah yang memiliki kontak Ohmic. Unit pendingin disediakan untuk menghindari panas berlebih dan kegagalan prematur dioda serta untuk mempertahankan batas termal.

Untuk konstruksi dioda ini, hanya material tipe-N yang digunakan, yang disebabkan oleh efek elektron yang ditransfer hanya berlaku untuk material tipe-N dan tidak berlaku untuk material tipe-P. Frekuensi dapat divariasikan dengan memvariasikan ketebalan lapisan aktif saat doping.

Efek Gunn

Itu ditemukan oleh John Battiscombe Gunn pada tahun 1960 setelah eksperimennya pada GaAs (Gallium Arsenide), dia mengamati suara dalam hasil eksperimennya dan berutang ini pada generasi osilasi listrik pada frekuensi gelombang mikro oleh medan listrik yang stabil dengan magnitudo lebih besar dari nilai ambang batas. Itu dinamai Efek Gunn setelah ini ditemukan oleh John Battiscombe Gunn.


Efek Gunn dapat didefinisikan sebagai pembangkitan daya gelombang mikro (daya dengan frekuensi gelombang mikro sekitar beberapa GHz) setiap kali tegangan yang diterapkan ke perangkat semikonduktor melebihi nilai tegangan kritis atau nilai tegangan ambang batas.

Osilator Dioda Gunn

Osilator Dioda Gunn

Osilator Dioda Gunn

Dioda Gunn digunakan untuk membangun osilator untuk menghasilkan gelombang mikro dengan frekuensi mulai dari 10 GHz hingga THz. Ini adalah perangkat Resistensi Diferensial Negatif - juga disebut sebagai ditransfer osilator perangkat elektron - yang merupakan rangkaian disetel yang terdiri dari dioda Gunn dengan tegangan bias DC yang diterapkan padanya. Dan, ini disebut sebagai bias dioda ke wilayah resistansi negatif.

Karena ini, resistansi diferensial total dari rangkaian menjadi nol karena resistansi negatif dioda dibatalkan dengan resistansi positif rangkaian yang menghasilkan osilasi.

Gunn Diode sedang bekerja

Dioda ini terbuat dari satu bagian Semikonduktor tipe-N seperti Gallium Arsenide dan InP (Indium Phosphide). GaA dan beberapa bahan semikonduktor lainnya memiliki satu pita energi ekstra dalam struktur pita elektroniknya alih-alih hanya memiliki dua pita energi, yaitu. pita valensi dan pita konduksi seperti bahan semikonduktor biasa. GaA ini dan beberapa bahan semikonduktor lainnya terdiri dari tiga pita energi, dan pita ketiga ekstra ini kosong pada tahap awal.

Jika tegangan diterapkan ke perangkat ini, maka sebagian besar tegangan yang diterapkan muncul di seluruh wilayah aktif. Elektron dari pita konduksi yang memiliki resistivitas listrik yang dapat diabaikan dipindahkan ke pita ketiga karena elektron ini tersebar oleh tegangan yang diberikan. Pita ketiga GaAs memiliki mobilitas yang kurang dari pita konduksi.

Karena itu, peningkatan tegangan maju meningkatkan kekuatan medan (untuk kekuatan medan di mana tegangan yang diberikan lebih besar dari nilai tegangan ambang), kemudian jumlah elektron yang mencapai keadaan di mana massa efektif meningkat dengan menurunkan kecepatannya, dan dengan demikian, arus akan berkurang.

Jadi, jika kekuatan medan dinaikkan, maka kecepatan drift akan berkurang, hal ini menciptakan daerah tahanan tambahan negatif dalam hubungan V-I. Dengan demikian, peningkatan tegangan akan meningkatkan resistansi dengan membuat irisan pada katoda dan mencapai anoda. Tapi, untuk menjaga tegangan konstan, irisan baru dibuat di katoda. Demikian pula, jika voltase berkurang, maka resistansi akan berkurang dengan memadamkan potongan yang ada.

Karakteristik Gunn Diode

Gunn Diode Characterstics

Gunn Diode Characterstics

Karakteristik hubungan tegangan-arus dari dioda Gunn ditunjukkan pada grafik di atas dengan daerah resistansi negatifnya. Karakteristik tersebut mirip dengan karakteristik dioda terowongan.

Seperti yang ditunjukkan pada grafik di atas, awalnya arus mulai meningkat di dioda ini, tetapi setelah mencapai level tegangan tertentu (pada nilai tegangan tertentu disebut nilai tegangan ambang), arus menurun sebelum meningkat lagi. Wilayah di mana arus turun disebut sebagai wilayah resistansi negatif, dan karena itu ia berosilasi. Di wilayah resistansi negatif ini, dioda ini bertindak sebagai osilator dan penguat, seperti di wilayah ini, dioda diaktifkan untuk memperkuat sinyal.

Aplikasi Gunn Diode

Aplikasi Gunn Diode

Aplikasi Gunn Diode

  • Digunakan sebagai osilator Gunn untuk menghasilkan frekuensi mulai dari 100mW 5GHz hingga 1W 35GHz output. Osilator Gunn ini digunakan untuk komunikasi radio , sumber radar militer dan komersial.
  • Digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi pelanggar, untuk menghindari tergelincirnya kereta api.
  • Digunakan sebagai generator gelombang mikro yang efisien dengan rentang frekuensi hingga ratusan GHz.
  • Digunakan untuk detektor getaran jarak jauh dan pengukuran kecepatan rotasi takometer .
  • Digunakan sebagai generator arus gelombang mikro (Pulsed Gunn diode generator).
  • Digunakan dalam pemancar gelombang mikro untuk menghasilkan gelombang radio gelombang mikro dengan daya yang sangat rendah.
  • Digunakan sebagai komponen pengontrol cepat dalam mikroelektronika seperti untuk modulasi laser injeksi semikonduktor.
  • Digunakan sebagai aplikasi gelombang sub-milimeter dengan mengalikan frekuensi osilator Gunn dengan frekuensi dioda.
  • Beberapa aplikasi lain termasuk sensor pembuka pintu, perangkat kontrol proses, operasi penghalang, perlindungan perimeter, sistem keselamatan pejalan kaki, indikator jarak linier, sensor ketinggian, pengukuran kadar air dan alarm penyusup.

Kami berharap Anda mendapatkan gambaran tentang dioda Gunn, karakteristik dioda Gunn, Efek Gunn, osilator dioda Gunn dan cara kerjanya dengan aplikasi secara singkat. Untuk informasi lebih lanjut mengenai dioda Gunn, silakan posting pertanyaan Anda dengan berkomentar di bawah ini.

Kredit Foto: