บน 28/08/2024 400

บทบาทของไดโอด Impatt ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

ไดโอด Transit-Time (Impatt) Ionization Ionization แสดงถึงรากฐานที่สำคัญในเทคโนโลยีการสร้างความถี่ไมโครเวฟซึ่งมีชื่อเสียงในด้านกำลังการใช้พลังงานสูงและช่วงความถี่ในวงกว้างเทคโนโลยีนี้ได้แกะสลักช่องในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการสัญญาณความถี่สูงที่แข็งแกร่งตั้งแต่ระบบเรดาร์ไปจนถึงการสื่อสารผ่านดาวเทียมหลักการปฏิบัติงานของแกนไดโอด Impatt ในการคูณหิมะถล่มและปรากฏการณ์การหน่วงเวลาการขนส่งเวลาซึ่งแรงดันไฟฟ้าอคติย้อนกลับสูงกระตุ้นการสลายหิมะถล่มตามด้วยการขนส่งอย่างรวดเร็วของผู้ให้บริการประจุผ่านภูมิภาคสนามสูงของไดโอดบทความนี้สำรวจพลวัตที่ซับซ้อนและการกำหนดค่าของการทำงานของไดโอดอิมเพทโดยมีรายละเอียดลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันที่ไม่ซ้ำกันและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของพวกเขากับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ เช่นไดโอด Gunnนอกจากนี้บทความนี้จะตรวจสอบกระบวนการออกแบบและการผลิตที่ร้ายแรงที่อยู่เบื้องหลังประสิทธิภาพของไดโอดเหล่านี้ในการใช้งานความถี่สูงโดยเน้นข้อดีและข้อ จำกัด โดยธรรมชาติภายในทรงกลมเทคโนโลยีต่างๆ

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: ไดโอด Impatt

พื้นฐานของไดโอด Impatt

ไดโอด Impatt ทำงานแตกต่างจากไดโอด Junction PN มาตรฐานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (I-V)ไดโอดเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การไหลของกระแสในทิศทางไปข้างหน้าหลังจากไปถึงแรงดันไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงอย่างไรก็ตามเมื่อมีการใช้อคติย้อนกลับมันจะปิดกั้นการไหลของกระแสจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์การสลายของไดโอดซึ่งนำไปสู่การสลายตัวของหิมะถล่มและการโจมตีของกระแสย้อนกลับพฤติกรรมนี้ยืนหยัดเพื่อสร้างสัญญาณความถี่ไมโครเวฟ

ในการกระตุ้นการพังทลายของหิมะถล่มในไดโอดอิมเพทจะใช้อคติย้อนกลับที่ควบคุมได้อย่างระมัดระวังอคตินี้ถูกตั้งค่าไว้อย่างแม่นยำเพื่อชักนำให้เกิดการพังทลายใกล้กับ P-region (P+)ที่ทางแยก PN ช่องว่างที่แคบระหว่างภูมิภาคสร้างสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งส่งผลให้เกิดการไล่ระดับสีแรงดันไฟฟ้าที่สูงชันฟิลด์นี้เร่งการชาร์จให้ผู้ให้บริการอย่างรวดเร็วทำให้พวกเขาชนกับโครงตาข่ายคริสตัลการชนกันเหล่านี้สร้างผู้ให้บริการเพิ่มเติมสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เรียกว่าการพังทลายของหิมะถล่มการคูณของผู้ให้บริการอย่างรวดเร็วนี้จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สูงพอที่จะขับเคลื่อนอนุภาคให้กับความเร็วที่ต้องการ

Impatt Diode แบ่งออกเป็นสองส่วนสำคัญในการทำงาน: ภูมิภาคหิมะถล่มและภูมิภาคดริฟท์-ในภูมิภาคหิมะถล่มมีการสร้างผู้ให้บริการประจุ (อิเล็กตรอนหรือหลุม)จากนั้นผู้ให้บริการเหล่านี้จะเคลื่อนที่ผ่านภูมิภาคดริฟท์โดยใช้เวลาในการขนส่งที่กำหนดโดยความหนาของพื้นที่นี้การแยกภูมิภาคเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของไดโอดและความสามารถในการสร้างสัญญาณไมโครเวฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 2: การดำเนินการไดโอด Impatt

ไดโอด impatt ทำงานอย่างไร?

Impatt Diodes ใช้ลักษณะการต่อต้านเชิงลบที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขาเพื่อผลิตและรักษาความผันผวนของความถี่สูงซึ่งแตกต่างจากพฤติกรรมกระแสตรง (DC) การดำเนินการกระแสสลับ (AC) ที่ความถี่เหล่านี้แนะนำความแตกต่างของเฟสอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 180 °จากเฟสซึ่งเป็นผลมาจากความล่าช้าเฉพาะสองประการ: ความล่าช้าในการฉีดและการหน่วงเวลาการขนส่ง

กระบวนการเริ่มต้นขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าไซน์ซึ่งเข้าใกล้เกณฑ์การสลายหิมะถล่มจะถูกนำไปใช้กับไดโอดอย่างไรก็ตามการสร้างผู้ให้บริการประจุไม่ได้จัดเรียงอย่างสมบูรณ์แบบกับยอดแรงดันไฟฟ้าการเยื้องศูนย์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานร่วมกันระหว่างสนามไฟฟ้าและความหนาแน่นของพาหะขึ้นอยู่กับเฟสเป็นผลให้ผู้ให้บริการยังคงทวีคูณอย่างต่อเนื่องแม้หลังจากแรงดันไฟฟ้าสูงสุดโดยได้รับแรงหนุนจากการปรากฏตัวของผู้ให้บริการที่มีอยู่สิ่งนี้นำไปสู่ความล่าช้าของเฟสที่เห็นได้ชัดเจนซึ่งเรียกว่าการหน่วงเวลาการฉีดซึ่งกระแสล่าช้าในปัจจุบันอยู่ด้านหลังแรงดันไฟฟ้าประมาณ 90 °

เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านภูมิภาค N+ พวกมันมีส่วนร่วมในกระแสภายนอกที่มองเห็นได้ในยอดเขาของรูปคลื่นปรากฏการณ์นี้เป็นอันตรายสำหรับการสร้างรูปคลื่นที่เสถียรและทำซ้ำซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตสัญญาณไมโครเวฟที่สอดคล้องกันทุกรอบการดำเนินงานของไดโอด Impatt เกี่ยวข้องกับการโต้ตอบที่ซับซ้อนเหล่านี้ซึ่งเป็นแบบไดนามิกสำหรับแอปพลิเคชันที่ประสบความสำเร็จในสถานการณ์ที่ต้องใช้เวลาและการควบคุมเฟสที่แม่นยำ

รูปที่ 3: วงจรไดโอด Impatt

การวิเคราะห์วงจรไดโอด Impatt

ไดโอด Impatt ส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรที่ทำงานสูงกว่า 3 GHz ซึ่งพวกมันยอดเยี่ยมในการสร้างเอาต์พุตพลังงานสูง - มักจะเกินสิบวัตต์ความสามารถในการใช้พลังงานสูงนี้ทำได้โดยการเชื่อมต่อไดโอดกับชุดวงจรที่ปรับแต่งอย่างประณีตใกล้กับแรงดันไฟฟ้าImpatt ไดโอดมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์ต้านทานเชิงลบอื่น ๆ ที่ความถี่เหล่านี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในแอปพลิเคชันดังกล่าว

ในการตั้งค่าวงจรทั่วไปแหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันและ RF choke ซึ่งแยกส่วนประกอบ DC ออกจากสัญญาณความถี่วิทยุไดโอดถูกวางอย่างมีกลยุทธ์ข้ามวงจรที่ปรับมักจะอยู่ในโพรงนำคลื่นเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าไดโอดจะเริ่มสั่นเพื่อนำไปสู่การสร้างสัญญาณความถี่สูง

ความท้าทายที่สำคัญอย่างหนึ่งในการใช้ไดโอด Impatt คือการควบคุมเสียงรบกวนเฟสในระดับสูงที่เกิดขึ้นจากกระบวนการพังทลายของหิมะถล่มปัญหานี้ได้รับการบรรเทาบางส่วนในไดโอดที่ทำจากแกลเลียมอาร์เซไนด์ซึ่งมีอัตราการเกิดไอออนไนซ์ที่ใกล้เคียงกันมากขึ้นสำหรับหลุมและอิเล็กตรอนเมื่อเทียบกับซิลิคอนความแตกต่างของคุณสมบัติของวัสดุนี้ช่วยลดเสียงรบกวนของเฟสเพิ่มประสิทธิภาพของไดโอดในการออกแบบวงจรความถี่สูง

รูปที่ 4: การก่อสร้างไดโอด Impatt

การสร้างไดโอด Impatt ที่มีประสิทธิภาพสูง

การสร้างไดโอด Impatt สำหรับแอพพลิเคชั่นไมโครเวฟความถี่สูงนั้นเกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวังและการเลือกวัสดุSilicon (SI) และ Gallium Arsenide (GAAs) มักใช้เนื่องจากประสิทธิภาพในการจัดการเอฟเฟกต์เวลาการขนส่งและทำให้การสลายหิมะถล่มอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นอันตรายสำหรับการดำเนินงานที่มีความถี่สูงหัวใจสำคัญของไดโอดคือทางแยก PN ที่ซึ่งเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และ N-type พบกันและที่ซึ่งการพังทลายของหิมะถล่มเกิดขึ้นภายในภูมิภาคที่ใช้งานอยู่

เมื่อมีการใช้อคติย้อนกลับภูมิภาคจะมีการลดลงซึ่งไม่มีการเรียกเก็บเงินจากผู้ให้บริการภูมิภาคนี้เรียกร้องเพราะมันควบคุมการไหลของไฟฟ้าและทวีความรุนแรงมากขึ้นเอฟเฟกต์หิมะถล่มโดยการป้องกันการปล่อยผู้ให้บริการก่อนวัยอันควรที่อยู่ติดกับสิ่งนี้ภูมิภาคเวลาการขนส่งได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อควบคุมความเร็วและวิถีของผู้ให้บริการพลังงานสูงเพิ่มประสิทธิภาพของไดโอดในการสร้างสัญญาณไมโครเวฟ

หน้าสัมผัสโลหะมักทำจากอลูมิเนียมหรือทองคำจะติดอยู่กับไดโอดสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าหน้าสัมผัสเหล่านี้มีไดนามิกสำหรับการใช้แรงดันอคติที่ต้องการและสำหรับการสกัดสัญญาณไมโครเวฟเพื่อให้แน่ใจว่าความทนทานและความน่าเชื่อถือของไดโอดจึงถูกห่อหุ้มไว้ในบรรจุภัณฑ์ป้องกันบรรจุภัณฑ์นี้ไม่เพียง แต่อำนวยความสะดวกในการรวมของไดโอดเข้ากับวงจร แต่ยังปกป้องมันจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเพิ่มประสิทธิภาพในการเรียกร้องแอปพลิเคชัน

กระบวนการผลิตไดโอด Impatt

การสร้างไดโอด Impatt เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการผลิตที่วางแผนไว้อย่างระมัดระวังเพื่อให้มั่นใจว่ามีประสิทธิภาพสูงกระบวนการเริ่มต้นด้วยการเลือกพื้นผิวซิลิกอนคุณภาพสูงสารตั้งต้นนี้ได้รับการทำความสะอาดอย่างพิถีพิถันและได้รับการรักษาเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกและข้อบกพร่องใด ๆ ซึ่งกำลังตกตะกอนเพื่อให้ได้ชั้นที่มีคุณภาพสูงที่สอดคล้องกันในอุปกรณ์สุดท้าย

ขั้นตอนสำคัญต่อไปคือการถ่ายภาพด้วยแสงซึ่งมีการใช้วัสดุที่ไวต่อแสงเพื่อถ่ายโอนรูปแบบที่แม่นยำไปยังสารตั้งต้นหน้ากากที่ออกแบบมาเป็นพิเศษช่วยกำหนดพื้นที่หลุมฝังศพที่จะสร้างภูมิภาคที่ใช้งานอยู่และพาสซีฟของไดโอดเมื่อรูปแบบอยู่ในสถานที่เทคนิคการสะสมต่าง ๆ จะใช้ในการใช้เลเยอร์ของโลหะหรือออกไซด์เลือกสำหรับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกายภาพเฉพาะของพวกเขา

เลเยอร์เหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นผ่านกระบวนการแกะสลักซึ่งแกะสลักสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนของไดโอดในการปรับแต่งคุณสมบัติทางไฟฟ้าของไดโอดได้นำสารเจือปนไปใช้ในวัสดุยาสลบนี้ตามด้วยการหลอมด้วยความร้อนกระบวนการทำความร้อนที่เปิดใช้งานสารเจือปนและซ่อมแซมความเสียหายเชิงโครงสร้างใด ๆ ที่เกิดจากขั้นตอนก่อนหน้านี้การประกอบขั้นสุดท้ายของไดโอดรวมถึงการเพิ่มเลเยอร์ฉนวนและหน้าสัมผัสโลหะซึ่งจำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่จำเป็นแต่ละไดโอดจะผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้องและสามารถทนต่อเงื่อนไขที่จะต้องเผชิญในการใช้งานจริง

รูปที่ 5: ลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของไดโอดอิมพัตต์

ลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของไดโอด Impatt

ไดโอด Impatt แสดงลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน (I-V) ที่ไม่ซ้ำกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ภายใต้เงื่อนไขการย้อนกลับเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและเข้าใกล้เกณฑ์ที่เฉพาะเจาะจงไดโอดจะเข้าสู่การสลายตัวของหิมะถล่มเปลี่ยนไปสู่สถานะของความต้านทานเชิงลบพฤติกรรมนี้มุ่งเน้นไปที่บทบาทของมันในฐานะไมโครเวฟออสซิลเลเตอร์ในขั้นตอนนี้แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การลดลงอย่างน่าประหลาดใจในปัจจุบัน - เอฟเฟกต์ที่ตอบโต้ได้ง่ายซึ่งโดดเด่นในการทำงานของไดโอดหลังจากการลดลงครั้งแรกนี้กระแสเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้งซึ่งได้รับอิทธิพลจากเวลาขนส่งของผู้ให้บริการประจุที่เคลื่อนที่ผ่านไดโอด

ความแตกต่างระหว่าง Impatt และ Gunn Diodes

Impatt และ Gunn Diodes มีทั้งแบบไดนามิกในเทคโนโลยีไมโครเวฟและ RF แต่พวกเขาทำงานบนหลักการที่แตกต่างกันซึ่งนำไปสู่การใช้งานที่แตกต่างและลักษณะการทำงาน

รูปที่ 6: ไดโอด Impatt

ไดโอดเหล่านี้ดำเนินการผ่านการคูณหิมะถล่มและความล่าช้าในการขนส่งเมื่อมีการใช้แรงดันอคติย้อนกลับสูงมันจะทำให้เกิดการพังทลายของหิมะถล่มซึ่งผู้ให้บริการประจุ (อิเล็กตรอนและหลุม) ทวีคูณอย่างรวดเร็วเนื่องจากการเกิดไอออนไนซ์ในขณะที่ผู้ให้บริการเหล่านี้ล่องลอยผ่านภูมิภาคสนามสูงของไดโอดพวกเขาจะสร้างสัญญาณความถี่ไมโครเวฟไดโอดเหล่านี้สามารถทำงานได้ในช่วงความถี่ที่กว้างตั้งแต่ GHZ ถึง THZ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูงที่ต้องใช้กำลังไฟที่สำคัญอย่างไรก็ตามการดำเนินการของพวกเขามีแนวโน้มที่จะสร้างเสียงดังอย่างมีนัยสำคัญซึ่งอาจเป็นปัญหาในระบบที่ต้องมีความบริสุทธิ์ของสัญญาณกระบวนการหิมะถล่มในไดโอด impatt สร้างเสียงรบกวนจำนวนมากเนื่องจากลักษณะการสุ่มของการคูณของผู้ให้บริการและการรวมตัวกันใหม่นอกจากนี้ไดโอดเหล่านี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าใช้พลังงานมากขึ้นและสร้างความร้อนมากขึ้นในระหว่างการทำงานเนื่องจากเอาต์พุตพลังงานสูงไดโอด Impatt มักจะใช้ในเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์เครื่องส่งสัญญาณการสื่อสารการสื่อสารและแอพพลิเคชั่นไมโครเวฟพลังงานสูงอื่น ๆพวกเขามีประโยชน์อย่างยิ่งในสถานการณ์ที่การส่งสัญญาณระยะยาวและพลังงานเจาะเป็นอันตราย

รูปที่ 7: ไดโอดกันน์

ในความแตกต่าง Gunn Diodes ขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างแถบพลังงานที่แตกต่างกัน (หรือหุบเขา) ภายในเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Gunnเอฟเฟกต์นี้สร้างโดเมนของสนามไฟฟ้าสูงที่เคลื่อนผ่านไดโอดทำให้เกิดรังสีไมโครเวฟซึ่งแตกต่างจากไดโอด Impatt, Gunn Diodes ไม่จำเป็นต้องมีการสลายหิมะถล่มโดยทั่วไปแล้วจะใช้ในช่วง GHZ ไดโอด Gunn จะให้พลังงานน้อยกว่าไดโอด Impatt แต่มีระดับเสียงรบกวนต่ำกว่ามากสิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความชัดเจนของสัญญาณและความเสถียรสูงเป็นอันตรายมากกว่าพลังงานดิบไดโอด Gunn มีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและกระจายพลังงานน้อยลงเป็นความร้อนระดับเสียงรบกวนของพวกเขาก็ลดลงอย่างมีนัยสำคัญทำให้ดีกว่าสำหรับการใช้งานที่แม่นยำโดยทั่วไปแล้วไดโอด Gunn จะถูกใช้ในออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นเครื่องส่งสัญญาณไมโครเวฟ FM และแอพพลิเคชั่นที่ต้องการประสิทธิภาพที่มีความเสถียรและมีสัญญาณรบกวนต่ำพวกเขามีค่าเป็นพิเศษในเรดาร์และระบบการสื่อสารที่ซับซ้อนซึ่งความชัดเจนของสัญญาณมีความสำคัญมากกว่าพลังงาน

ข้อดีและข้อเสียของการใช้ไดโอด Impatt

ผู้เชี่ยวชาญ

ช่วงความถี่กว้าง: ไดโอด Impatt สามารถทำงานได้ในสเปกตรัมความถี่กว้างจาก Gigahertz (GHz) ถึง Terahertz (THz)ความเก่งกาจนี้ทำให้พวกเขามีประโยชน์ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายตั้งแต่ระบบการสื่อสารเชิงพาณิชย์ไปจนถึงเทคโนโลยีเรดาร์ขั้นสูง

ขนาดกะทัดรัด: ขนาดเล็กของพวกเขาช่วยให้ไดโอด Impatt สามารถรวมเข้ากับการออกแบบที่ จำกัด พื้นที่ได้อย่างง่ายดายซึ่งให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในการออกแบบอุปกรณ์และระบบอิเล็กทรอนิกส์

ความเข้ากันได้ของซิลิกอน: ไดโอด Impatt เข้ากันได้กับกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนมาตรฐานความเข้ากันได้นี้หมายความว่าพวกเขาสามารถผลิตได้โดยใช้วิธีการผลิตที่ได้รับการยอมรับอย่างดีคุ้มค่าและปรับขนาดได้ทำให้ง่ายต่อการรวมเข้ากับการออกแบบวงจรจำนวนมากและส่งเสริมการยอมรับอย่างกว้างขวาง

ข้อเสีย

ระดับเสียงรบกวนสูง: ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของไดโอด Impatt คือการส่งออกเสียงรบกวนสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเสียงรบกวนเฟสซึ่งอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพของสัญญาณในการใช้งานที่แม่นยำปัญหานี้เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ความชัดเจนของสัญญาณไม่ปลอดภัยเช่นระบบเรดาร์ความละเอียดสูงและการเชื่อมโยงการสื่อสารที่ละเอียดอ่อน

การปรับความถี่ จำกัด : เมื่อสร้างขึ้นแล้วไดโอด Impatt จะทำงานที่ความถี่ที่ค่อนข้างคงที่ซึ่งให้ความสามารถในการปรับแต่งที่ จำกัดการขาดความยืดหยุ่นนี้อาจเป็นข้อเสียในระบบที่ต้องการการปรับความถี่แบบไดนามิกเช่นเครือข่ายการสื่อสารแบบปรับตัวและระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์

การผลิตที่ซับซ้อน: การผลิตไดโอด Impatt เกี่ยวข้องกับกระบวนการยาสลบและการผลิตที่ซับซ้อนเพื่อสร้างภูมิภาคหิมะถล่มสนามสูงความซับซ้อนนี้เพิ่มต้นทุนการผลิตและขยายเวลาการพัฒนาซึ่งอาจเป็นข้อเสียเปรียบในตลาดเทคโนโลยีที่รวดเร็ว

การใช้ไดโอด Impatt ในเทคโนโลยีสมัยใหม่

Impatt Diodes ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในการสร้างและขยายสัญญาณไมโครเวฟความถี่สูงมีประสิทธิภาพในวงกว้างในหลากหลายสาขา

รูปที่ 8: ออสซิลเลเตอร์

Impatt ไดโอดมักใช้ในออสซิลเลเตอร์ไมโครเวฟเนื่องจากความสามารถในการสร้างความถี่โดยทั่วไประหว่าง 3 GHz และ 100 GHzออสซิลเลเตอร์เหล่านี้มีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการสัญญาณที่มีความเสถียรและมีความถี่สูงเช่นในออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นสำหรับระบบเรดาร์และอุปกรณ์สื่อสาร

รูปที่ 9: แอมพลิฟายเออร์

นอกเหนือจากการสร้างสัญญาณไดโอด Impatt ยังมีประสิทธิภาพในการขยายสัญญาณไมโครเวฟสิ่งนี้ทำให้พวกเขามีค่าในวงจรเครื่องส่งสัญญาณที่เพิ่มความแรงของสัญญาณเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสื่อสารทางไกล

รูปที่ 10: การสื่อสารผ่านดาวเทียม

Impatt Diodes มีความสำคัญในระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมซึ่งพวกเขาสร้างสัญญาณไมโครเวฟพลังงานสูงที่จำเป็นสำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกลระหว่างดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดิน

รูปที่ 11: ลิงก์ไมโครเวฟบนบก

ไดโอดเหล่านี้ยังใช้ในระบบเชื่อมโยงไมโครเวฟบนโลกเช่นในเครือข่าย backhaul ของเซลล์ซึ่งจำเป็นต้องมีความสามารถในการสื่อสารความถี่สูงและกำลังสูงสำหรับการสื่อสารบรอดแบนด์

รูปที่ 12: เรดาร์ Doppler และพัลส์

ไดโอด Impatt เป็นส่วนประกอบแบบไดนามิกในระบบเรดาร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรดาร์ Doppler และพัลส์พวกเขาให้รังสีไมโครเวฟพลังงานสูงที่ต้องการตรวจจับและวัดวัตถุในระยะทางไกลซึ่งเป็นประโยชน์ในการบินการเดินเรือและการใช้งานยานยนต์

รูปที่ 13: ตัวคูณความถี่

ไดโอด Impatt สามารถทำหน้าที่เป็นตัวคูณความถี่เพิ่มความถี่ของสัญญาณอินพุตแอปพลิเคชันนี้มีความร้ายแรงในการสังเคราะห์ความถี่และการประมวลผลสัญญาณซึ่งจำเป็นต้องใช้เอาต์พุตความถี่สูงจากอินพุตความถี่ต่ำ

รูปที่ 14: สเปกโทรสโกปี

ในสเปกโทรสโกปีไดโอด Impatt สร้างรังสีไมโครเวฟที่สอดคล้องกันที่ใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบโมเลกุลของวัสดุช่วยในการวิเคราะห์ทางเคมีและการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

รูปที่ 15: ฟิสิกส์พลาสมา

ความสามารถในการใช้พลังงานสูงและความถี่ของไดโอด Impatt ทำให้พวกเขามีประโยชน์ในการวิจัยพลาสมาซึ่งพวกเขาช่วยกระตุ้นหรือควบคุมสถานะพลาสมาในการตั้งค่าการทดลองส่งผลกระทบต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานจริงเช่นการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

รูปที่ 16: การถ่ายภาพวินิจฉัย

ในเทคโนโลยีทางการแพทย์การปล่อยไมโครเวฟที่แม่นยำและทรงพลังจากไดโอด Impatt ได้รับการควบคุมเพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคนิคการถ่ายภาพที่ต้องมีความละเอียดสูง

บทสรุป

เพื่อสรุปไดโอด Impatt เป็นองค์ประกอบสำคัญในขอบเขตของเทคโนโลยีไมโครเวฟซึ่งมีความสามารถในการสร้างและขยายสัญญาณผ่านสเปกตรัมความถี่ที่กว้างใหญ่จาก GHZ ถึง THZในขณะที่ข้อดีของพวกเขารวมถึงกำลังไฟสูงและความเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตที่ใช้ซิลิกอน แต่ก็ไม่ได้ไม่มีข้อเสียเสียงเฟสที่สำคัญและการปรับความถี่ที่ จำกัด นั้นมีอยู่ในไดโอด Impatt ก่อให้เกิดความท้าทายในการใช้งานที่แม่นยำซึ่งความชัดเจนของสัญญาณนั้นโดดเด่น

แม้จะมีข้อ จำกัด เหล่านี้ความสามารถรอบตัวและประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งของไดโอด Impatt ทำให้มั่นใจได้ว่าพวกเขาเกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่องในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายตั้งแต่ระบบเรดาร์ที่ซับซ้อนไปจนถึงเครือข่ายการสื่อสารความก้าวหน้าในอนาคตอาจขึ้นอยู่กับนวัตกรรมวิทยาศาสตร์วัสดุและการปรับปรุงการออกแบบวงจรที่สามารถลดระดับเสียงรบกวนและขยายความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานของพวกเขาซึ่งเป็นการขยายการบังคับใช้ของพวกเขาในภูมิทัศน์ที่มีการพัฒนาตลอดเวลาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูง

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. กำลังไฟของไดโอด Impatt คืออะไร?

ไดโอด Impatt สามารถสร้างพลังงานสูงในสเปกตรัมความถี่ไมโครเวฟโดยทั่วไปแล้วพวกเขาสามารถส่งออกพลังงานได้ตั้งแต่ไม่กี่วัตต์ถึงหลายร้อยวัตต์ขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะและสภาพการทำงาน

2. อะไรทำให้ไดโอดระเบิด?

ไดโอดสามารถระเบิดได้เนื่องจากการไหลของกระแสมากเกินไปซึ่งนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นของโครงสร้างวัสดุกระแสที่มากเกินไปนี้อาจเกิดจากการลัดวงจรโดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่ากำลังการผลิตที่ได้รับการจัดอันดับของไดโอดหรือการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว (แรงดันไฟฟ้าแหลม)

3. จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อไดโอดเปิด?

เมื่อไดโอดเปิดใช้งานมันจะเริ่มดำเนินการกระแสจากขั้วบวกไปยังแคโทด แต่เฉพาะเมื่อขั้วบวกเป็นบวกมากขึ้นเมื่อเทียบกับแคโทดสิ่งนี้ช่วยให้กระแสผ่านไดโอดในทิศทางเดียวเท่านั้นโดยปิดกั้นกระแสไฟฟ้าใด ๆ ที่พยายามไหลในทิศทางตรงกันข้าม

4. หลักการทำงานของไดโอด Impatt คืออะไร?

Impatt Diode ทำงานโดยการสร้างสัญญาณไมโครเวฟความถี่สูงมันทำสิ่งนี้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าผลกระทบการเกิดอิออนและผลการขนส่งหิมะถล่มไดโอดใช้ทางแยก P-N แบบย้อนกลับเพื่อสร้างสนามไฟฟ้าสูงฟิลด์นี้จะเร่งให้ผู้ให้บริการพลังงานสูงพอที่จะทำให้เกิดผลกระทบจากการเกิดไอออนไนซ์สร้างผู้ให้บริการเพิ่มเติมและนำไปสู่การคูณหิมะถล่มความล่าช้าในการขนส่งผู้ให้บริการข้ามทางแยกทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสที่จำเป็นสำหรับการแกว่งไมโครเวฟ

5. ไดโอดเสียหายอะไรได้บ้าง?

มีหลายปัจจัยที่สามารถทำลายไดโอดได้รวมถึง:

ความร้อนสูงเกินไป: อุณหภูมิกระแสมากเกินไปหรือสิ่งแวดล้อมอาจเกินความสามารถในการระบายความร้อนของไดโอด

แรงดันไฟฟ้าเกิน: การใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดมากกว่าที่ออกแบบมาเพื่อจัดการอาจทำให้เกิดการสลายและความล้มเหลว

การย้อนกลับอคติ: ในขณะที่ไดโอดได้รับการออกแบบมาเพื่อปิดกั้นกระแสในทิศทางย้อนกลับแรงดันย้อนกลับที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การสลายตัวย้อนกลับได้อย่างถาวรสร้างความเสียหายต่อไดโอด

เสียงไฟฟ้าหรือแหลม: แรงดันไฟฟ้าอย่างฉับพลันอาจทำให้เกิดกระแสสูงทันทีที่ทำลายโครงสร้างไดโอด

ความเสียหายทางกายภาพ: ความเครียดทางกลหรือความเสียหายในระหว่างการจัดการสามารถทำให้การทำงานของไดโอดลดลง