耿氏二极管:工作、特性及应用

二极管是一种双端半导体电子元件这显示出非线性的电流-电压特性。它允许电流在一个方向上，其电阻非常低(几乎为零电阻)，在正向偏压。同样，在另一个方向，它不允许电流流动-因为它提供一个非常高的电阻(无穷大的电阻作为开路)在反向偏压。

的二极管分为不同类型根据他们的工作原理和特点。包括通用二极管，肖特二极管，肖克利二极管，恒流二极管，齐纳二极管、发光二极管、光电二极管、隧道二极管、变容管、真空管、激光二极管、PIN二极管、Peltier二极管、Gunn二极管等。本文针对一个特殊的情况，讨论了Gunn二极管的工作原理、特性及应用。

什么是Gunn二极管?

Gunn二极管被认为是一种二极管，即使它不像其他二极管一样包含任何典型的PN二极管结，但它由两个电极组成。这种二极管也被称为转移电子器件。该二极管为负差阻器件，常作为低功率振荡器产生微波。它包括仅N型半导体，其中电子是多个电荷载波。为了生成微波等短无线电波，它利用了Gunn效应。

图中所示的中心区域是有源区，其是正确掺杂的N型GaAs和外延层，其厚度约为8至10微米。活性区域夹在具有欧姆触点的两个区域之间。提供散热器以避免二极管的过热和过早失效并保持热限制。

由于转移电子效应只适用于n型材料，而不适用于p型材料，因此这些二极管只使用n型材料。掺杂时，可以通过改变活性层的厚度来改变频率。

Gunn效果

它是由John Battiscombe Gunn在20世纪60年代发明的;在他对砷化镓(镓砷化物)进行实验之后，他在实验结果中发现了一种噪声，这是由于在微波频率下，一个大于阈值的稳定电场产生了电振荡。在约翰·巴蒂斯库姆·冈恩发现这一现象后，就把它命名为冈恩效应。

当施加在半导体器件上的电压超过临界值或阈值时，可以将Gunn效应定义为产生微波功率(微波频率在几GHz左右的功率)。

耿氏二极管振荡器

Gunn二极管用于构建振荡器，用于产生微波，频率从10 GHz到THz。它是一个负差分电阻器件 - 也称为转移电子设备振荡器-这是一个调谐电路组成的Gunn二极管与直流偏置电压施加到它。这就叫做偏压二极管到负电阻区。

因此，当二极管的负电阻与电路的正电阻相抵消时，电路的总微分电阻变为零，从而产生振荡。

Gunn二极管的工作

这个二极管是由一块n型半导体比如砷化镓和磷化铟。GaAs和其他一些半导体材料的电子能带结构中有一个额外能带，而不是像普通半导体材料那样只有两个能带，即价带和导带。这些砷化镓和其他一些半导体材料由三个能带组成，这额外的第三个能带在初始阶段是空的。

如果一个电压被施加到这个设备上，那么大部分施加的电压出现在整个有源区域。来自电阻率可忽略的传导带的电子被转移到第三带，因为这些电子被施加的电压散射。砷化镓的第三带迁移率小于导带迁移率。

因此，正向电压的增加会增加场强（用于施加电压大于阈值电压值的场强），然后通过降低它们的速度来增加有效质量增加的状态的电子数量因此，电流将减少。

因此，场强越大，漂移速度越小;这在V-I关系中创造了一个负的增量阻力区域。因此，电压的增加将通过在阴极上创造一个薄片而增加电阻到达阳极。但是，为了保持恒定的电压，在阴极上产生了一个新的薄片。同样地，如果电压降低，那么电阻将通过熄灭任何现有薄片而降低。

耿氏振荡器的特点

上图显示了一个Gunn二极管的电流-电压关系特性及其负电阻区。这些特性与隧道二极管的特性相似。

如图所示，最初在这个二极管中电流开始增加，但在达到一定的电压水平(在一个指定的电压值称为阈值)后，电流在再次增加之前下降。电流下降的区域称为负电阻区，因此它会振荡。在这个负电阻区域，这个二极管既是振荡器又是放大器，在这个区域，二极管可以放大信号。

Gunn二极管的应用程序

• 用作Gunn振荡器，以产生从100MW 5GHz到1W 35GHz输出的频率。这些Gunn振荡器用于无线电通讯bob的是什么网站，军用和商用雷达源。
• 用作检测侵入者的传感器，以避免列车脱轨。
• 用作高效的微波发生器，频率范围高达数百GHz。
• 用于远程振动探测器和转速测量快速计师。
• 用作微波电流发生器(脉冲Gunn二极管发生器)。
• 用于微波发射机，以极低功率产生微波无线电波。
• 用作微电子领域的快速控制元件，如半导体注入激光器的调制。bob足球体育app
• 通过将Gunn振荡器频率乘以二极管频率来用作子毫米波应用。
• 其他一些应用包括开门传感器，过程控制设备，障碍物操作，周界保护，行人安全系统，线性距离指示器，水平传感器，水分含量测量和入侵者警报。

我们希望大家对冈恩二极管、冈恩二极管的特性、冈恩效应、冈恩二极管振荡器及其工作原理和应用有一个简单的了解。关于Gunn二极管的更多信息，请在下面评论您的问题。

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