diodo de gunn
Un diodo de Gunn , también conocido como dispositivo de transferencia de electrones ( TED ), es una forma de diodo , un componente electrónico semiconductor de dos terminales , con resistencia negativa , que se utiliza en la electrónica de alta frecuencia . Se basa en el "efecto Gunn" descubierto en 1962 por el físico JB Gunn . Su mayor uso es en osciladores electrónicos para generar microondas , en aplicaciones tales como pistolas de velocidad de radar , transmisores de enlace de datos de relé de microondas y abridores automáticos de puertas.
Su construcción interna es diferente a la de otros diodos, ya que consiste solo en material semiconductor dopado con N , mientras que la mayoría de los diodos consisten en regiones dopadas tanto con P como con N. Por lo tanto, conduce en ambas direcciones y no puede rectificar la corriente alterna como otros diodos, razón por la cual algunas fuentes no usan el término diodo .pero prefiero TED. En el diodo de Gunn, existen tres regiones: dos de ellas están fuertemente dopadas con N en cada terminal, con una capa delgada de material ligeramente dopado con N en el medio. Cuando se aplica un voltaje al dispositivo, el gradiente eléctrico será mayor en la delgada capa intermedia. Si se aumenta el voltaje, la corriente a través de la capa primero aumentará, pero eventualmente, a valores de campo más altos, las propiedades conductoras de la capa intermedia se alteran, aumentando su resistividad y provocando que la corriente disminuya. Esto significa que un diodo Gunn tiene una región de resistencia diferencial negativa en su curva característica de corriente-voltaje , en la que un aumento del voltaje aplicado provoca una disminución de la corriente. Esta propiedad le permite amplificar, funcionando como un amplificador de radiofrecuencia, o volverse inestable y oscilar cuando está polarizado con un voltaje de CC.
La resistencia diferencial negativa, combinada con las propiedades de temporización de la capa intermedia, es responsable del mayor uso del diodo: en osciladores electrónicos a frecuencias de microondas y superiores. Se puede crear un oscilador de microondas simplemente aplicando un voltaje de CC para polarizar el dispositivo en su región de resistencia negativa. En efecto, la resistencia diferencial negativa del diodo anula la resistencia positiva del circuito de carga, creando así un circuito con resistencia diferencial cero, que producirá oscilaciones espontáneas. La frecuencia de oscilación está determinada en parte por las propiedades de la capa intermedia del diodo, pero puede ajustarse por factores externos. En osciladores prácticos, un electrónicoEl resonador generalmente se agrega a la frecuencia de control, en forma de guía de ondas , cavidad de microondas o esfera YIG . El diodo generalmente se monta dentro de la cavidad. El diodo anula la pérdida de resistencia del resonador, por lo que produce oscilaciones en su frecuencia resonante . La frecuencia se puede sintonizar mecánicamente, ajustando el tamaño de la cavidad o, en el caso de las esferas YIG, cambiando el campo magnético . Los diodos Gunn se utilizan para construir osciladores en el rango de frecuencia de 10 GHz a alta ( THz ).
Los diodos Gunn de arseniuro de galio están hechos para frecuencias de hasta 200 GHz, los materiales de nitruro de galio pueden alcanzar hasta 3 terahercios . [1] [2]
El diodo Gunn se basa en el efecto Gunn, y ambos llevan el nombre del físico JB Gunn . En IBM en 1962, descubrió el efecto porque se negó a aceptar resultados experimentales inconsistentes en arseniuro de galio como "ruido" y determinó la causa. Alan Chynoweth, de Bell Telephone Laboratories , demostró en junio de 1965 que sólo un mecanismo de transferencia de electrones podría explicar los resultados experimentales. [3] Se dio cuenta de que las oscilaciones que detectó fueron explicadas por la teoría de Ridley-Watkins-Hilsum , llamada así por los físicos británicos Brian Ridley , Tom Watkins y Cyril Hilsum, quienes en artículos científicos en 1961 demostraron que los semiconductores a granel podían mostrarresistencia negativa , lo que significa que al aumentar el voltaje aplicado, la corriente disminuye .
El efecto Gunn y su relación con el efecto Watkins-Ridley-Hilsum entraron en la literatura electrónica a principios de la década de 1970, por ejemplo, en libros sobre dispositivos de transferencia de electrones [4] y, más recientemente, sobre métodos de ondas no lineales para el transporte de carga. [5]
