गन डायोड क्या है: निर्माण और इसकी कार्यप्रणाली

GaAs अर्धचालक पदार्थों में, इलेक्ट्रॉन दो अवस्थाओं में मौजूद होते हैं जैसे उच्च द्रव्यमान निम्न वेग और निम्न द्रव्यमान उच्च वेग। पर्याप्त विद्युत क्षेत्र की मांग के कारण, इलेक्ट्रॉनों को कम द्रव्यमान वाले राज्य से उच्च द्रव्यमान राज्य में स्थानांतरित करने के लिए मजबूर किया जाता है। इस विशिष्ट अवस्था में, इलेक्ट्रॉन एक समूह बना सकते हैं और एक सुसंगत दर पर गति कर सकते हैं जिससे दालों की एक श्रृंखला में धारा प्रवाहित हो सकती है। तो इसे गन इफेक्ट के रूप में जाना जाता है जिसका उपयोग गन डायोड द्वारा किया जाता है। ये डायोड TED परिवार (स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन उपकरण) से सबसे अच्छे और सबसे अधिक बार उपलब्ध उपकरण हैं। इस प्रकार के डायोड का उपयोग डीसी से माइक्रोवेव कन्वर्टर्स की तरह बल्क GaAs (गैलियम आर्सेनाइड) की नकारात्मक प्रतिरोध विशेषताओं के साथ किया जाता है और उन्हें एक विशिष्ट, स्थिर वोल्टेज बिजली की आपूर्ति, कम प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है ताकि जटिल सर्किटरी को समाप्त किया जा सके। यह लेख एक गन डायोड के अवलोकन पर चर्चा करता है। गन डायोड क्या है? गन डायोड एन-टाइप सेमीकंडक्टर के साथ बनाया गया है क्योंकि इसमें इलेक्ट्रॉनों जैसे बहुसंख्यक चार्ज वाहक शामिल हैं। यह डायोड उच्च आवृत्तियों पर करंट उत्पन्न करने के लिए ऋणात्मक प्रतिरोध गुण का उपयोग करता है। यह डायोड मुख्य रूप से 1 GHz के आसपास माइक्रोवेव सिग्नल और 100 GHz के आसपास RF आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। गन डायोड को TED (ट्रांसफर इलेक्ट्रॉन डिवाइस) के रूप में भी जाना जाता है। भले ही यह एक डायोड है, लेकिन उपकरणों में पीएन-जंक्शन नहीं होता है, लेकिन इसमें गन इफेक्ट नामक एक प्रभाव शामिल होता है। गन डायोड इस प्रभाव का नाम आविष्कारक जेबी गन के आधार पर रखा गया था। ये डायोड उपयोग करने के लिए बहुत सरल हैं, वे माइक्रोवेव आरएफ सिग्नल उत्पन्न करने के लिए एक कम लागत वाली तकनीक बनाते हैं, जिसे अक्सर एक आसान अनुनाद गुहा बनाने के लिए वेवगाइड में रखा जाता है। गन डायोड प्रतीक नीचे दिखाया गया है।प्रतीक गन डायोड निर्माणगन डायोड का निर्माण एन-टाइप सेमीकंडक्टर के साथ किया जा सकता है। जिन सामग्रियों का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है वे हैं GaAs (गैलियम आर्सेनाइड) और InP (इंडियम फॉस्फाइड) और अन्य सामग्री जैसे Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb का उपयोग किया गया है। n- प्रकार की सामग्री का उपयोग करना आवश्यक है क्योंकि इसका प्रभाव स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन केवल इलेक्ट्रॉनों के लिए उपयुक्त है न कि पी-प्रकार की सामग्री में पाए जाने वाले छिद्रों के लिए। इस उपकरण में 3 मुख्य क्षेत्र होते हैं जिन्हें ऊपर, नीचे और मध्य क्षेत्र कहा जाता है।निर्माणइस डायोड के निर्माण की सामान्य विधि एक पतित n+ सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल परत को विकसित करना और बढ़ाना है। सक्रिय परत की मोटाई कुछ माइक्रोन से लेकर 100 माइक्रोन तक होती है और इस परत का डोपिंग स्तर 1014cm-3 से 1016cm-3 तक होता है। लेकिन यह डोपिंग स्तर काफी कम है जिसका उपयोग डिवाइस के ऊपर और नीचे के क्षेत्रों के लिए किया जाता है। आवश्यक आवृत्ति के आधार पर, मोटाई बदल जाएगी। n+ परत का निक्षेपण एपिटैक्सियल रूप से किया जा सकता है अन्यथा आयन आरोपण के माध्यम से डोप किया जाता है। इस उपकरण के दोनों क्षेत्रों जैसे ऊपर और नीचे को n+ सामग्री प्रदान करने के लिए गहराई से डोप किया गया है। यह आवश्यक उच्च चालकता क्षेत्र देता है जो डिवाइस की ओर कनेक्शन के लिए आवश्यक होते हैं। आम तौर पर, इन उपकरणों को समर्थन के संचालन पर रखा जाता है जिससे तार का कनेक्शन बनाया जाता है। यह सपोर्ट हीट सिंक की तरह भी काम कर सकता है जो गर्मी को दूर करने के लिए खतरनाक है। डायोड का अन्य टर्मिनल कनेक्शन एक सोने के कनेक्शन के माध्यम से बनाया जा सकता है जो शिखर की सतह पर जमा होता है। यहां इसकी उच्च चालकता और सापेक्ष स्थिरता के कारण सोने का कनेक्शन आवश्यक है। निर्माण करते समय, सामग्री उपकरण दोष-मुक्त होना चाहिए और इसमें डोपिंग की एक अत्यंत सुसंगत श्रेणी भी शामिल होनी चाहिए। गन डायोड कार्य करनागन डायोड का कार्य सिद्धांत मुख्य रूप से गन प्रभाव पर निर्भर करता है। InP और GaAs जैसी कुछ सामग्रियों में, एक बार सामग्री के भीतर एक विद्युत क्षेत्र के माध्यम से थ्रेशोल्ड स्तर प्राप्त हो जाने पर, इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता समवर्ती रूप से घट जाएगी। जब विद्युत क्षेत्र बढ़ता है तो नकारात्मक प्रतिरोध उत्पन्न होगा। एक बार GaAs सामग्री के लिए विद्युत क्षेत्र की तीव्रता नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर अपने महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाती है, तो निम्न इलेक्ट्रॉन गतिशीलता क्षेत्र का गठन किया जा सकता है। यह क्षेत्र औसत इलेक्ट्रॉनों की गति के माध्यम से + वी इलेक्ट्रोड तक जाता है। गन डायोड में इसकी सीवी विशेषताओं पर एक नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र शामिल होता है। एक बार जब नकारात्मक GaAs इलेक्ट्रोड के माध्यम से महत्वपूर्ण मूल्य प्राप्त हो जाता है, तो कम इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता के माध्यम से एक क्षेत्र होगा। उसके बाद, यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित हो जाएगा। एक बार जब यह नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर सकारात्मक इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक मजबूत विद्युत क्षेत्र डोमेन से मिलता है, तो कम इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के साथ-साथ उच्च विद्युत क्षेत्र के लिए एक चक्रीय प्रकार का क्षेत्र फिर से बनाना शुरू कर देगा। इस घटना की चक्रीय प्रकृति 100 GHz आवृत्तियों के साथ दोलन उत्पन्न करती है। एक बार जब यह मान अधिक हो जाता है, तो दोलन जल्दी से गायब होने लगेंगे। विशेषताएं गन डायोड विशेषताएँ नीचे दिखाए गए VI विशेषता वक्र पर एक नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र दिखाती हैं। तो यह क्षेत्र डायोड को संकेतों को बढ़ाने की अनुमति देता है, इसलिए इसका उपयोग ऑसिलेटर्स और एम्पलीफायरों में किया जा सकता है। लेकिन, गन डायोड ऑसिलेटर्स का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है।गन डायोड के अभिलक्षणयहाँ, गन डायोड में ऋणात्मक प्रतिरोध क्षेत्र कुछ भी नहीं है, लेकिन एक बार करंट का प्रवाह बढ़ने पर वोल्टेज गिर जाता है। यह चरण रिवर्स डायोड को थरथरानवाला और एम्पलीफायर की तरह काम करने की अनुमति देता है। इस डायोड में करंट का प्रवाह DC वोल्टेज से बढ़ता है। एक विशिष्ट छोर पर, धारा का प्रवाह कम होना शुरू हो जाएगा, इसलिए इसे शिखर बिंदु या दहलीज बिंदु कहा जाता है। एक बार दहलीज बिंदु को पार कर जाने के बाद डायोड के भीतर एक नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र बनाने के लिए करंट का प्रवाह कम होना शुरू हो जाएगा। गन डायोड के संचालन के तरीकेएक गन डायोड का संचालन चार मोड में किया जा सकता है जिसमें निम्नलिखित शामिल हैं। गन ऑसिलेशन मोडस्थिर प्रवर्धन मोडएलएसए ऑसिलेशन मोड बायस सर्किट ऑसीलेशन मोड गन ऑसिलेशन मोड गन ऑसीलेशन मोड को उस क्षेत्र में परिभाषित किया जा सकता है जहां आवृत्ति के योग को 107 सेमी/सेकेंड लंबाई से गुणा किया जा सकता है। डोपिंग का योग 1012/cm2 से अधिक लंबाई के माध्यम से गुणा किया जा सकता है। इस क्षेत्र में, उच्च क्षेत्र डोमेन और संचय परत के चक्रीय गठन के कारण डायोड स्थिर नहीं है। स्थिर प्रवर्धन मोड इस तरह के मोड को उस क्षेत्र में परिभाषित किया जा सकता है जहां आवृत्ति समय लंबाई का योग 107 सेमी/सेकंड है और समय के लिए डोपिंग उत्पाद की लंबाई १०११ और १०१२/सेमी२ से होती है। एलएसए ऑसिलेशन मोड इस प्रकार की विधा को उस क्षेत्र में परिभाषित किया जा सकता है जहां आवृत्ति की लंबाई का योग १०७ सेमी/सेकेंड है और डोपिंग भागफल को आवृत्ति के माध्यम से विभाजित किया जा सकता है। 1011×1012 और 2×107 से। बायस सर्किट ऑसिलेशन मोड इस प्रकार का मोड केवल एक बार एलएसए या गन ऑसीलेशन होने पर होता है। आम तौर पर, यह वह क्षेत्र होता है जहां आवृत्ति के समय की लंबाई का उत्पाद आकृति के भीतर प्रकट होने के लिए बहुत छोटा होता है। एक बार जब बल्क डायोड का बायसिंग दहलीज पर किया जाता है तो गन का दोलन शुरू होने पर औसत करंट अचानक गिर जाता है। गन डायोड ऑसिलेटर सर्किट गन डायोड ऑसिलेटर सर्किट का सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है। गन डायोड आरेख का अनुप्रयोग एक ऋणात्मक प्रतिरोध क्षेत्र दर्शाता है। आवारा समाई और सीसा अधिष्ठापन के माध्यम से नकारात्मक प्रतिरोध के परिणामस्वरूप दोलन हो सकते हैं।गन डायोड थरथरानवाला सर्किट ज्यादातर मामलों में, विश्राम प्रकार के दोलनों में विशाल आयाम शामिल होंगे जो डायोड को नुकसान पहुंचाएंगे। अतः इस विफलता से बचने के लिए डायोड के आर-पार एक बड़े संधारित्र का उपयोग किया जाता है। इस विशेषता का उपयोग मुख्य रूप से GHz से THz बैंड तक की ऊपरी आवृत्तियों पर दोलकों को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। यहां, गुंजयमान यंत्र जोड़कर आवृत्ति को नियंत्रित किया जा सकता है। उपरोक्त सर्किट में, लम्प्ड सर्किट समकक्ष एक वेवगाइड या समाक्षीय ट्रांसमिशन लाइन है। यहां, GaAs गन डायोड ऑपरेशन के लिए सुलभ हैं जो 10 मेगावाट - 200 मेगावाट बिजली पर 5 गीगाहर्ट्ज़ - 65 गीगाहर्ट्ज़ से लेकर हैं। इन डायोड का उपयोग एम्पलीफायरों के रूप में भी किया जा सकता है। लाभ गन डायोड के लाभों में निम्नलिखित शामिल हैं। यह डायोड छोटे आकार और पोर्टेबल में उपलब्ध है, इस डायोड की लागत कम है उच्च आवृत्तियों पर, यह डायोड स्थिर और विश्वसनीय है इसमें एक बेहतर शोर है- -सिग्नल अनुपात (एनएसआर) क्योंकि यह शोर झुंझलाहट से सुरक्षित है। इसमें उच्च बैंडविड्थ शामिल हैंनुकसान दक्षता कम 10GHz से कम है। इस डिवाइस के वोल्टेज को चालू करें विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए एफएम शोर उच्च है ट्यूनिंग की सीमा उच्च है अनुप्रयोगों गन डायोड के अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं। इन डायोड का उपयोग ऑसीलेटर और एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक जैसे नियंत्रण उपकरण में किया जाता है इनका उपयोग सैन्य, वाणिज्यिक रडार स्रोतों और रेडियो संचार में किया जाता है। इस डायोड का उपयोग स्पंदित गन डायोड जीन में किया जाता है माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में, इन डायोड का उपयोग लेजर बीम मॉड्यूलेशन के लिए त्वरित नियंत्रण उपकरणों के रूप में किया जाता है। पुलिस राडार में उपयोग किया जाता है। ये डायोड टैकोमीटर में लागू होते हैं। इसका उपयोग पैरामीट्रिक एम्पलीफायरों के भीतर पंप स्रोतों के रूप में किया जाता है, सेंसर में दरवाजा खोलने, अतिचार का पता लगाने जैसी विभिन्न प्रणालियों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है। और पैदल यात्री सुरक्षा, आदि। इसका उपयोग नॉनस्टॉप वेव डॉपलर रडार में किया जाता है। इसका उपयोग माइक्रोवेव रिले डेटा लिंक के ट्रांसमीटरों में व्यापक रूप से किया जाता है। इसका उपयोग माइक्रोवेव आवृत्तियों को उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स ऑसिलेटर्स में किया जाता है, इस प्रकार, यह सब गन डायोड और इसके कामकाज के अवलोकन के बारे में है। इस प्रकार के डायोड को TED (Transfered Electronic Device) भी कहा जाता है। आमतौर पर, इनका उपयोग उच्च-आवृत्ति दोलनों के लिए किया जाता है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि गन इफेक्ट क्या है?

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