www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

IMPATT- diyotu

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 sürüklenirler ve sürüklenme sırasında dış devrede bir dengeleme akımı 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 sürüklenirler ve sürüklenme sırasında dış devrede bir dengeleme akımı 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 boşalmasını (avalanche breakdown) sağlamak için bir yüksek ters öngerilim uygulanmış bir basit pn-birleşiminden meydana gelir. IMPATT-diyotları, öngerilimin hat endüktansları ile birlikte salınıma geçmeğe yatkındır. Bu diyotlar hem mikrodalga bölgesindeki osilatör devrelerinde YF-gücü olarak kullanılırlar ve hem de düşük güçlü iletişim sistemleri ile yere konuşlu- ve uçağa takılı radar aygıtları için mikrodalga bölgesinde nispeten kuvvetli bir YF-gönderim gücünü sağlarlar. IMPATT-diyotları tasarımlarına bağlı olarak birkaç GHz den birkaç yüz GHz e kadar olan frekans bölgesinde çalışırlar. Bu diyotların üretiminde yarıiletken malzeme olarak daha ziyade silisyum karbür kullanılır.

Resim.1 de bir Read-tipi IMPATT-diyotun tipik kesiti görülmektedir (diyotun adı fizikçi William T. Read’den gelmektedir). Bu diyota delinme geriliminin (breakdown voltage) hemen altındaki bir gerilim değerinde bir ters öngerilim uygulanır n ve n- bölgeleri serbest elektronlardan tümüyle fakirleşir (depleted). Alttaki grafikte diyottaki iç elektrik alanı gösterilmektedir. Sürüklenme bölgesi (drift region) ve çığ bölgesindeki (avalanche region) arasındaki katkılama yoğunluğunun (doping density) farklı olması nedeniyle elektrik alanı çığ bölgesinde en büyük bir değere, sürüklenme bölgesinde ise oldukça 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 dış devrede bir dengeleme akımı akar. Sürüklenme bölgesindeki çığ tipi belverme ve takip eden yürütme süresindeki gecikme nedeniyle anot geriliminde salınım hareketini kuvvetlendiren bir 180° lik bir faz kayması meydana gelir. Çığ tipi belvermenin bir darbe biçiminde gerçekleşmesine karşılık meydana gelen salınım yaklaşık sinüs biçimlidir.

IMPATT-diyotları ile yapılmış üreteçlerdeki sakınca ise bu elemandan kaynaklanan aşırı gürültüdür, bu nedenle kullanımı genellikle Sürekli Dalga- ve Frekans Modüleli Sürekli Dalga -radarlar (CW- ve FMCW-radar) ile sınırlıdır, çünkü alınan işaretler daha uzun bir alım süresi boyunca bu radar aygıtlarında tümleştirilir (integrated). Böylece bu süre sırasında bu faz gürültüsünün etkileri karşılıklı olarak birbirini iptal edebilir.