Diody mikrofalowe – czym są i do czego się ich używa?

Diody mikrofalowe – czym są i do czego się ich używa?

Diody mikrofalowe to bardzo popularne części o szerokim spektrum zastosowania w dzisiejszej elektronice. Możemy wyróżnić różne ich rodzaje. Najprościej jednak mówiąc: są to półprzewodnikowe,
próżniowe urządzenia, działające w mikrofalowym paśmie częstotliwości. Wśród najczęściej używanych diod należy wymienić wersje PIN (ostrzowe), tunelowe, Schottky’ego, Gunna, waraktorowe (pojemnościowe) oraz IMPATT. Specyfika ich działania opiera
się na skomplikowanych procesach z zakresu fizyki. W poniższym artykule przyjrzymy się pokrótce każdemu z tych modeli.

PIN – diody mikrofalowe półprzewodnikowe

Najczęściej używanym rodzajem diod są wersje PIN – czyli diody półprzewodnikowe warstwowe. Charakteryzują się one zastosowaniem pomiędzy warstwami półprzewodnika typu p oraz n słabo domieszkowanej warstwy o
przewodnictwie samoistnym. Innym rodzajem tego typu elementów mikrofalowych są diody tunelowe, posiadające ujemną dynamiczną przewodność elektryczną. Do ich produkcji wykorzystuje się arsenek galu lub krzem. Zasadę ich działania
wyjaśnia nam mechanika kwantowa – diody tunelowe działają, kiedy przez baterię przechodzi cząstka o energii większej niż samo ogniwo.

Diody Schottky’ego

Dioda mikrofalowa Schottky’ego (nazwa od nazwiska jej twórcy – niemieckiego fizyka Waltera Schottky’ego) to dioda półprzewodnikowa, w której w miejsce złącza p-n zastosowano wariant
metal-półprzewodnik. Charakteryzuje się małą pojemnością złącza, dzięki czemu typowy czas przełączania wynosi tylko około 100 ps. Diody Schottky’ego o małych wymiarach mogą działać przy częstotliwościach dochodzących do kilkudziesięciu GHz. Diody
te mają również dwukrotnie mniejszy spadek napięcia w kierunku przewodzenia niż diody krzemowe, a maksymalne napięcie wsteczne jest niewielkie.

Diody Gunna

Kolejnym ciekawym przykładem diod mikrofalowych są diody Gunna. Nie posiadają one złącza p-n, a źródło ich działania odkrył w 1963 John Battiscombe Gunn, który stwierdził, że w niektórych
materiałach, po osiągnięciu pewnej wartości pola elektrycznego następuje spadek ruchliwości elektronów. Jest on wprost proporcjonalny do wzrostu pola elektrycznego. W wyniku tego powstaje ujemna konduktancja. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie
drgań mikrofalowych o częstotliwości niezależnej od czynników zewnętrznych. Wpływają na nią za to materiały wykorzystane do produkcji tego typu lampy.

Diody waraktorowe

Dioda waraktorowa (pojemnościowa) to dioda półprzewodnikowa, w której wykorzystuje się zjawisko zmiany pojemności złącza p-n pod wpływem zmiany napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym. Zmiana pojemności diody jest
bardzo niewielka, zwykle od 6 pF do 20 pF, przy zmianach napięcia od 2 do 20 V. Konstrukcja złączy stosowanych w diodach pojemnościowych jest specjalnie przystosowana do wykorzystania tej właściwości; diody pojemnościowe są wykonywane zazwyczaj z
krzemu lub arsenku galu. Diody pojemnościowe są zoptymalizowane pod względem możliwości wykorzystania pojemności barierowej złącza. Wykorzystuje się je w układach automatycznego strojenia jako elementy obwodów rezonansowych, jak również w
powielaczach częstotliwości.

Diody IMPATT

Dioda IMPATT działa na podstawie zjawiska przebicia lawinowego, polegającego na tym, iż elektrony posiadające odpowiednią energię odpowiadają za wytrącanie z atomów kolejnych, naładowanych ujemnie cząstek, powodując
coraz intensywniejsze występowanie tego zjawiska. Tego rodzaju diody pracują w środowisku stanu zaporowego. Dzięki odpowiedniemu napięciu w kierunku przewodzenia dioda nie generuje przepływu prądu wstecznego, jednak w przypadku kiedy napięcie w
kierunku zaporowym wyjdzie poza punkt przebicia – dioda zaczyna przewodzić w drugą stronę.

Zastosowanie diod mikrofalowych

Najprostszym przykładem zastosowania diod mikrofalowych, takich jak magnetrony są domowe sprzęty AGD, czyli najprościej mówiąc – kuchenki mikrofalowe. To jednak nie wszystko – tego typu elektronikę
możemy spotkać również w generatorach, przełącznikach, dzielnikach, modulatorach, mieszaczach, a także do wytwarzania oraz wzmacniania sygnałów o dużej mocy i wysokiej częstotliwości np. w radarach. Jeśli szukasz sprawdzonych,
wysokiej jakości elementów elektroniki – zapraszamy do MICRO-ACTIV COMPONENTS.