Diody Gunna

Środa, Sierpień 15, 2011 Napisane przez Admin

J. B. Gunn odkrył w roku 1963, że w bardzo cienkich monokrystalicznych płytkach arsenku galu (GaAs) w określonych warunkach po doprowadzeniu do nich napięcia stałego powstają drgania o bardzo wielkiej częstotliwości. Dioda Gunna nie ma złącza p-n. Budowa jej została przedstawiona na rys. 1.20. Zasada działania diody Gunna w największym uproszczeniu jest następująca. W płytce arsenku galu istnieją dwa stany ruchliwości elektronów:
— duża ruchliwość przy małym natężeniu pola elektrycznego lub
— mała ruchliwość przy dużym natężeniu pola.
Z chwilą gdy natężenie pola w krysztale osiąga pewną wartość krytyczną, przy elektrodzie ujemnej tworzy się obszar o małej ruchliwości elektronów (domena silnego pola elektrycznego). Obszar ten przemieszcza się (ze średnią prędkością elektronów) w kierunku elektrody dodatniej. Po osiągnięciu elektrody dodatniej przy elektrodzie ujemnej następuje kolejne tworzenie się obszaru o małej ruchliwości elektronów i silnym polu elektrycznym. Proces kolejnego tworzenia się obszaru o małej ruchliwości elektronów następuje cyklicznie, dzięki czemu są wytwarzane drgania, których częstotliwość może dochodzić do 100 GHz. Powyżej tej częstotliwości sprawność ich gwałtownie maleje. Diody Gunna pracują w generatorach b.w.cz. (jako generatory lokalne w odbiornikach mikrofalowych oraz jako nadajniki małej mocy), przestrajanych za pomocą odpowiednio sprzężonych, strojonych rezonatorów. Mogą one dostarczać moc rzędu kilkuset miliwatów przy pracy ciągłej oraz kilkuset watów przy pracy impulsowej. W ostatnich latach prowadzi się prace nad diodami Gunna z fosforku indu (InP), w których występuje efekt objętościowej przewodności ujemnej. Zasada działania diody Gunna z InP nie jest jeszcze do końca wyjaśniona. Przewiduje się, że diody z InP będą mogły pracować do 150 GHz. Poniżej częstotliwości 100 GHz diody te mają większą sprawność niż podobne diody z arsenku galu (GaAs). Poza tym diody te mają mniejszy poziom szumów o kilka (do 10) dB w stosunku do podobnych diod wytwarzanych z GaAs.