Mikrovalna elektronika - FESB

More documents

Recommendations

Info

MIKROVALNA ELEKTRONIKA <strong>FESB</strong> – SPLIT Gunn dioda Drugi predstavnik poluvodičkih elemenata koji služe za gradnju mikrovalnih oscilatora je Gunn dioda. U poredbi s lavinskom diodom nedostatak su joj nešto manje snage (komercijalne izvedbe primjerice oko 0,5 W u frekvencijskom području oko 12 GHz), ali prednost je u tome što kod napajanja koristi naponski stabilizirane izvore, dok lavinska koristi izvore konstantne struje, a osim toga naponi su niži kod ove. Osnovno svojstvo odnosno princip na kojem se zasniva funkcioniranje ovog elementa je sadržano u činjenici da određeni poluvodiči (indijev fosfit InP, galij arsenid GaAs i još neki poluvodiči iz grupe 3 i 5) imaju u vodljivom pojasu dvije energetske doline, kao što je prikazano na sl. 19. Elektroni koji se nalaze u istoj dolini, dakle s manjim energijama imaju pak veću mobilnost, pa s tim i veću brzinu od onih koji se nalaze u višoj dolini. Za elektrone u nižoj dolini vrijedi linearni odnos između brzine i električnog polja. Međutim kada električno polje dosegne kritičnu vrijednost tada elektroni počinju zaposjedati nivoe u gornjoj dolini i uslijed toga dođe do pada njihove brzine. Stoga dijagram ovisnosti brzine o električnom polju izgleda kao na sl. 20. Vidimo da postoji određeno područje u kojemu porastu polja odgovara pad brzine, pa s tim i struje, što predstavlja područje negativne vodljivosti. Kritične vrijednosti polja kod GaAs su oko 3 kV/cm. Da bi ovaj efekt bio iskoristiv potrebno je da razlika energija ∆W E između dviju dolina bude puno veća od termalne energije kod sobne temperature (0,025 eV). To je kod GaAs dobro ispunjeno jer je ∆W E ≅ 0,35 eV. Ako to ne bi bilo tako, već kod sobne temperature imali bi naseljena stanja u gornjoj dolini. Upravo ova činjenica predstavlja ograničenje u dobivanju većih snaga iz jedne diode. Drugi efekt koji mora biti zadovoljen je sadržan u zahtjevu da razlika energija između dviju dolina treba biti manja od energije zabranjenog pojasa (1,43 eV), odnosno ∆W E < W Eg , jer bi u protivnom došlo do proboja, odnosno preskakanja elektrona iz valentnog pojasa u vodljivi. Nadalje, mobilnost elektrona u gornjoj dolini mora biti puno manja od one u donjoj. Ovaj odnos je kod GaAs sljedeći: ENERGIJA ELEKTRONA VODLJIVI POJAS ∆W E = 0,36 eV ZABRANJENI POJAS W Eg = 1,43 eV VALENTNI POJAS Slika 19. Energetski dijagram za GaAs - 176 -
MIKROVALNA ELEKTRONIKA <strong>FESB</strong> – SPLIT v [cm/s] 10 7 v = µ gornjiE v = µ donjiE 0 E C = 3kV/cm E [kV/cm] µ [cm 2 /Vs] E C E [kV/cm] Slika 20. Karakteristika brzine elektrona u ovisnosti o električnom polju 2 cm µ gornji = 8000 Vs , 2 cm µ donji = 180 Vs pri čemu je specifična vodljivost: σ = enµ , odnosno gustoća struje: G = σ E = Cµ E , gdje je C konstanta, a: dv µ = , dE dinamička mobilnost elektrona. Promotrimo sada mehanizam rada diode. Potrebno je istaći da ovdje ne postoji dioda u pravom smislu riječi. Naime to je samo komad poluvodiča stisnut između dva omska kontakta. Stoga karakterističnost efekta ne zahtijeva spoj dvaju različito dopiranih poluvodiča kao kod pravih dioda. Polje je konstantno duž uzorka osim u dijelu uz omski kontakt, gdje ima nagli, ali konačni porast. Elektroni ulaze u poluvodič s lijeve strane prema slici i zbog konstantnog polja kreću se prema desnoj strani, gdje konačno izlaze iz poluvodiča. Ako sada poraste napon na poluvodiču, raste i polje, i negdje u blizini lijevog kontakta prelazi kritičnu vrijednost polja. U tom slučaju elektroni koji dođu u taj položaj nekom brzinom izgube brzinu jer se zbog povećanog iznosa polja nađu u gornjoj dolini za koju smo istaknuli da je karakterizira niža mobilnost. Stoga će na tom položaju doći do gomilanja elektrona. Međutim uslijed toga dolazi do formiranja unutrašnjeg polja zbog: - 177 -
Page 1 and 2:
MIKROVALNA ELEKTRONIKA FESB - SPLIT
Page 3 and 4:
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Page 9 and 10:
Page 11 and 12:
Page 13 and 14:
Page 15 and 16:
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
Page 39 and 40:
Page 41 and 42:
Page 43 and 44:
Page 45 and 46:
Page 47 and 48:
Page 49 and 50:
Page 51 and 52:
Page 53 and 54:
Page 55 and 56:
Page 57 and 58:
Page 59 and 60:
Page 61 and 62:
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
odnosno: rot Etr = − jωµ ezH
Page 93 and 94:
Izračunajmo sada snagu prenesenu n
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126: d N = r × F , dt MIKROVALNA ELEK
Page 127 and 128: MIKROVALNA ELEKTRONIKA FESB - SPLIT
Page 129 and 130: odnosno: uz: iz čega je: pa je:
Page 157 and 158: V 0 Slika 1. Dvorezonantni klistron
Page 175: MIKROVALNA ELEKTRONIKA FESB - SPLIT
show all

Mikrovalna elektronika - FESB

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?