Diode vi sóng IMPATT

Diode IMPATT hoặc Diode thời gian chuyển tiếp ionisation Impact Avalanche được sử dụng cho các ứng dụng vi sóng.

Diode IMPATT hoặc IMPact ionisation Avalanche Transit Time Diode là một thiết bị bán dẫn RF được sử dụng để tạo tín hiệu tần số vô tuyến vi ba.

Công nghệ diode IMPATT có thể tạo ra các tín hiệu thường từ khoảng 3 đến 100 GHz hoặc hơn. Một trong những ưu điểm chính của loại diode vi sóng này là công suất tương đối cao (thường là 10 watt trở lên) cao hơn nhiều so với nhiều dạng diode vi sóng khác.

Mặc dù ngày nay, diode IMPATT không được sử dụng rộng rãi vì các công nghệ khác có thể cung cấp mức hiệu suất cao hơn, nhưng nó vẫn phù hợp với thị trường tạo tín hiệu vi sóng, đặc biệt là khi cần các nguồn tương đối hiệu quả về chi phí.

Khám phá và phát triển IMPATT

Ý tưởng ban đầu cho công nghệ diode IMPATT được William Shockley đề xuất vào năm 1954. Ông đã phát triển khái niệm tạo ra điện trở âm bằng cách sử dụng cơ chế trì hoãn thời gian vận chuyển. Trong đề xuất của ông, phương pháp tiêm cho các sóng mang là mối nối PN phân cực thuận.

Shockley đã công bố ý tưởng của mình trên Tạp chí Kỹ thuật Hệ thống Bell vào năm 1954 trong một bài báo có tựa đề: ‘Điện trở âm phát sinh từ thời gian vận chuyển trong điốt bán dẫn.’

Ý tưởng này không được phát triển thêm cho đến năm 1958 khi WT Read của Phòng thí nghiệm Bell đề xuất cấu trúc diode P + NI N + của ông mà sau này được gọi là diode Read. Diode này sử dụng nhân tuyết lở làm cơ chế tiêm. Một lần nữa, một bài báo đã được xuất bản trên Tạp chí Kỹ thuật Hệ thống Bell, lần này vào năm 1958 với tiêu đề: Một diode điện trở âm tần số cao được đề xuất. ‘

Mặc dù cơ chế tiêm và diode đã được công nhận, nhưng lúc đầu không thể nhận ra diode. Phải mất đến năm 1965 trước khi các điốt hoạt động thực tế đầu tiên được tạo ra và các dao động đầu tiên được quan sát thấy. Điốt được sử dụng cho cuộc trình diễn này được chế tạo bằng silicon và có cấu trúc P + N.

Sau đó, hoạt động của diode Read đã được chứng minh và sau đó vào năm 1966, một diode PIN cũng được chứng minh là hoạt động.

Khái niệm cơ bản về diode IMPATT

Theo nhiều khía cạnh, diode IMPATT là một diode khác thường ở chỗ nó có thể cung cấp tín hiệu RF công suất cao ở tần số vi ba bằng cách sử dụng cấu trúc không khác xa so với điểm nối PN cơ bản. Tuy nhiên, nó đã được phát triển để cho phép sử dụng một phương thức hoạt động hoàn toàn khác.

• Lý thuyết & hoạt động:   Diode vi sóng IMPATT dựa trên hiệu ứng điện trở âm do thời gian vận chuyển của các sóng mang. Khi xuất hiện điện trở âm, giảm hiệu điện thế thì dòng điện tăng và ngược lại. Điện trở âm này cho phép diode hoạt động như một bộ dao động, tạo ra tín hiệu ở tần số vi sóng. Đọc thêm về cách hoạt động của một diode IMPATT?
• Chế tạo và cấu trúc:   Có một số cấu trúc và phương pháp chế tạo được sử dụng cho điốt IMPATT. Mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng. Đọc thêm về cấu trúc và chế tạo IMPATT

Hoạt động của diode IMPATT

Diode IMPATT thường được sử dụng trong máy phát vi sóng. Để tạo ra một đầu ra, một nguồn cung cấp DC được áp dụng cho IMPATT sẽ dao động khi có mạch được điều chỉnh phù hợp.

Đầu ra mạch IMPATT đáng tin cậy và tương đối cao khi so sánh với các dạng diode vi sóng khác. Tuy nhiên, nó cũng tạo ra mức độ nhiễu pha cao do hoạt động của nó và điều này có nghĩa là nó được sử dụng trong các máy phát đơn giản thường xuyên hơn là bộ tạo dao động cục bộ trong máy thu nơi hiệu suất nhiễu pha nói chung là quan trọng hơn. Vấn đề nhiễu pha cũng có nghĩa là nó phải được sử dụng trong các ứng dụng tương đối ít đòi hỏi, nơi hiệu suất nhiễu pha không có tầm quan trọng.

Diode IMPATT yêu cầu điện áp tương đối cao để hoạt động. Thường thì mức này có thể cao tới 70 vôn hoặc có thể hơn. Cùng với nhiễu pha, điều này có thể hạn chế các ứng dụng mà diode có thể được sử dụng. Tuy nhiên, điốt IMPATT là lựa chọn đặc biệt hấp dẫn cho điốt vi sóng cho nhiều lĩnh vực.

Ứng dụng diode IMPATT

Điốt IMPATT được sử dụng trong một số ứng dụng đòi hỏi phương tiện tạo ra năng lượng vi ba nhỏ gọn, hiệu quả. Chúng có nhược điểm là chúng chạy tự do, và cũng theo cách thức hoạt động, chúng tạo ra mức độ nhiễu pha tương đối cao. Tuy nhiên, có một số ứng dụng có thể áp dụng công nghệ diode IMPATT.

• Báo động kẻ xâm nhập
• Các dạng cơ bản của radar
• Máy dò tổng quát sử dụng công nghệ RF

Có nhiều khu vực mà diode IMPATT có thể được sử dụng, nhưng với các lựa chọn thay thế khác hiện đã có sẵn, cùng với tiếng ồn pha cao và điện áp cao cần thiết, việc sử dụng nó đã giảm. Tuy nhiên, nó vẫn là một dạng diode có thể hữu ích trong một số ứng dụng.