www.radartutorial.eu Radar Temelleri

IMPATT- diyotu

Katot
Anot
Çığ bölgesi
Driftregion
Dotierung
elektrisches
Feld

Resim 1: Bir IMPATT diyotunun kesiti.
Elektron/elektron delik- çiftleri elektrik alanının en kuvvetli olduğu yerde („Çığ-bölgesinde“) meydana gelirler. Elektron delikleri katoda doğru, elektronlar ise anoda doğru hareket ederler ve sürüklenme (drifting) sırasında dış devrede bir sürüklenme akımı (displacement current) meydana getirirler.

Katot
Anot
Çığ bölgesi
Sürüklenme
bölgesi
Katkılama
Elektrik
alanı

Resim 1: Bir IMPATT diyotunun kesiti.
Elektron/elektron delik- çiftleri elektrik alanının en kuvvetli olduğu yerde („Çığ-bölgesinde“) meydana gelirler. Elektron delikleri katoda doğru, elektronlar ise anoda doğru hareket ederler ve sürüklenme (drifting) sırasında dış devrede bir sürüklenme akımı (displacement current) meydana getirirler.

IMPATT- diyotu

IMPATT-diyotu (IMPact ionization Avalanche Transit-Time diode) çığ- ve geçiş zamanı etkisiyle (avalanche- and transit time effect) çalışan negatif iç dirençli çift kutuplu bir yarıiletkendir. Bu diyot temel olarak çığ tipi belvermeyi (avalanche breakdown) sağlamak için bir yüksek ters-ön gerilim (reverse bias) uygulanmış bir basit pn-kavşağından meydana gelir. IMPATT-diyotları ön gerilim iletkeninin endüktansı ile birlikte salınıma geçmeğe yatkındır. Bu diyotlar hem mikrodalga bölgesindeki osilatör devrelerinde yüksek frekans kaynağı olarak kullanılırlar ve hem de yere konuşlu- ve uçağa takılı radar aygıtları gibi düşük güçlü iletişim sistemleri için mikrodalga bölgesinde nispeten kuvvetli bir yüksek frekanslı gönderim gücü sağlarlar. IMPATT-diyotları tasarım yapılarına bağlı olarak birkaç GHz den birkaç yüz GHz e kadar olan frekans bölgesinde çalışırlar. Bu diyotların üretiminde yarıiletken malzemesi olarak daha ziyade silisyum karbürdür kullanılır.

Resim.1 de bir Read-tipi IMPATT-diyotun kesiti görülmektedir (Diyotun adı fizikçi William T. Read’den gelmektedir). Bu diyota delinme geriliminin (breakdown voltage) hemen altındaki bir gerilim değerinde bir ters ön gerilim uygulanır n ve n- bölgeleri serbest elektronlardan tümüyle fakirleşir (depleted). Alttaki grafikte diyot iç elektrik alanı gösterilmektedir. Sürüklenme bölgesi (drift region) ve çığ bölgesindeki (avalanche region) katkılama yoğunluğunun (doping density) farklı olması nedeniyle elektrik alanı çığ bölgesinde en büyük bir değere, sürüklenme bölgesinde ise daha zayıf ve sabit bir değere sahiptir. Çalışma sırasında en büyük alan kuvvetinin olduğu yerde daima bir çığ tipi belverme meydana gelir. Burada yük taşıyıcı olarak çok sayıda elektron- ve „elektron-delik“ çiftleri serbest kalır. „Elektron-delikleri“ katoda doğru, elektronlar ise sürüklenme bölgesi içinden anoda doğru hareket ederler. Bu elektron akışı sırasında elektronların etkisi ile anot gerilimi değişir ve harici devrede bir dengeleme akımı akar. Sürüklenme bölgesindeki çığ tipi bel vermenin gecikmesinde ve takip eden yürütme zamanında anot geriliminde salınım hareketini kuvvetlendiren bir 180° lik faz kayması meydana gelir. Çığ tipi belvermenin bir darbe biçiminde gerçekleşmesine karşılık meydana gelen salınım yaklaşık sinüs biçimlidir.

IMPATT-diyotları ile yapılmış üreteçlerdeki sakınca bu elemandan kaynaklanan aşırı gürültüdür, bu nedenle kullanımı Sürekli Dalga ve Frekans Modüleli Sürekli Dalga radarları ile sınırlıdır.