İmpatt Diyot Nedir ?

IMPATT diyot (IMPact ionization Avalanche Transit-Time diyot), yüksek frekanslarda negatif direnç, düşük frekanslarda da sığaç gibi davranan bir diyot türüdür.

 

IMPATT generator circuit                                      IMPATT diyot        

IMPATT Diyotun Çalışması

Daha önce tartıştığımız gibi, bu diyotlar çığ kırılması ve geçiş süresi gecikmesi prensibine göre çalışır.

Öyleyse önce Çığ Durumunun (arıza) ne olduğunu anlayalım .

Bağlantı arızasına yol açan pn bağlantı diyotunun ters taraflı durumunda bağlantı akımında ani bir artışa neden olan bir eylem, çığ arızası olarak bilinir.

Ters taraflı durumda, tükenme bölgesinin genişliğinin son derece kalın hale geldiğini biliyoruz. Sadece azınlık taşıyıcılarının kavşak boyunca sürüklendiği için. Yüksek bir elektrik alanın varlığında, mobil yük taşıyıcıları daha büyük bir hızla hareket eder.

Hareketleri sırasında, yüksek hızlı taşıyıcılar kristaldeki diğer atomlarla çarpışır ve elektron deliği çiftleri oluşturur. Bu, kristal yapı içindeki yük taşıyıcılarının çoğalmasına neden olur.

Böylece hareketli yükler, cihaz içinde yüksek akım oluşturur. Bu, çığ durumu veya darbe iyonizasyonu olarak bilinir ve IMPATT diyotlarında kullanılır.

Burada, diyota sağlanan toplam dış alanın, RF ac sinyali ve dc voltajının toplamı olduğu belirtilmelidir.

Başlangıçta ac voltajı 0 olduğunda, uygulanan düşük dc voltajı nedeniyle, diyottan çok az miktarda akım geçer. Bu akım genellikle ön arıza akımı olarak bilinir .

Ancak uygulanan potansiyel arttıkça diyot içindeki elektrik alanı artar. Ve daha önce tartıştığımız gibi, elektrik alanındaki bir artışla birlikte, çarpma iyonlaşması nedeniyle üretilen elektron deliği çiftlerinin sayısında bir artış olacaktır.

Yukarıdaki şekil, diyotun yapısındaki çığ bölgesini ve sürüklenme alanını açıkça göstermektedir.

Üst üste bindirilmiş ac alanı ve dc potansiyelindeki artış , p + bölgesindeki elektronların n + bölgesine doğru sürüklenmeleri için I bölgesine enjekte edilmesine neden olur. Bunun nedeni, uygulanan alanın artmasıyla elektronların anoda ve deliklerin katoda doğru hareket etmesidir.

Hareketli elektronlar, yüksek bir elektrik alanı varlığında yük çoğalmasına neden olur.

Bu zamana kadar ac alanı şimdi 0'a yaklaşmaya başlar, ancak ikincil yük üretimi nedeniyle çığ bölgesindeki elektronların konsantrasyonu son derece yüksek olacaktır .

Bu, şimdi ac giriş sinyali ile çığ bölgesindeki yük taşıyıcılarının konsantrasyonu arasında 90⁰'lik bir faz kaymasının üretildiğini gösterir.

Böylece, çığ bölgesinden anoda sürüklenirken, elektronlar, uygulanan ac sinyalinin tersine bir fazla yüksek akım üretir.

Ac sinyalinin negatif yarısı sırasında, dc potansiyeli yüksek olsa bile, genel elektrik alanındaki azalma, çığ bölgesinde bulunan taşıyıcıların konsantrasyonunda bozulmaya neden olacaktır. Böylece içinden geçen akım da azalır.

Ac sinyali ile diyot akımı arasında istenen faz kaymasını sağlamak için, sürüklenme bölgesinin kalınlığının uygun şekilde seçilmesi gerekir.

Sürüklenme bölgesinin kalınlığı, ac voltajı 0'a yaklaşana kadar elektron demetinin anotta toplanmasını sağlayacak şekilde olmalıdır. Böylece 90⁰'lik bir faz kayması sağlanır. Bunun nedeni, sürüklenme bölgesinin kalınlığının taşıyıcıların ilgili elektroda ulaşmak için harcadığı süreye karar vermesidir.

Elektroda yaklaşırken tüm taşıyıcılar eşit olmayan mesafeler kat etse de. Ancak sürüklenmeye bağlı olarak ortaya çıkan faz kayması, negatif direnç oluşturur.

Aşağıdaki şekil, geçiş açısına göre IMPATT diyotunun negatif direnç karakteristiğini temsil etmektedir:

Dolayısıyla bu şekilde bir IMPATT diyot üzerinden akım üretilir.

 

Kaynak ve daha fazlası için tıkla.