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Diodo IMPATT: diodo de microondas

Diodo IMPATT: diodo de microondas

El diodo IMPATT o diodo de tiempo de tránsito de avalancha de ionización IMPact es un dispositivo semiconductor de RF que se utiliza para generar señales de radiofrecuencia de microondas.

La tecnología de diodos IMPATT puede generar señales típicamente de aproximadamente 3 y 100 GHz o más. Una de las principales ventajas de este diodo de microondas es la capacidad de potencia relativamente alta (a menudo de diez vatios y más) que es mucho más alta que muchas otras formas de diodo de microondas.

Aunque el diodo IMPATT no se usa tanto en estos días como otras tecnologías han podido proporcionar niveles más altos de rendimiento, sin embargo, encaja en un nicho en el mercado de generación de señales de microondas, especialmente donde se necesitan fuentes relativamente rentables.

Descubrimiento y desarrollo de IMPATT

La idea original de la tecnología de diodo IMPATT fue propuesta por William Shockley en 1954. Desarrolló el concepto para crear una resistencia negativa utilizando un mecanismo de retardo de tiempo de tránsito. En su propuesta, el método de inyección para los portadores era una unión PN con polarización directa.

Shockley publicó su idea en el Bell Systems Technical Journal en 1954 en un artículo titulado: "Resistencia negativa que surge del tiempo de tránsito en diodos semiconductores".

La idea no se desarrolló más hasta 1958 cuando W.T. Read de Bell Laboratories propuso su estructura de diodo P + N I N + que más tarde se denominó diodo de lectura. Este diodo utilizó la multiplicación de avalanchas como mecanismo de inyección. Nuevamente se publicó un artículo en el Bell Systems Technical Journal, esta vez en 1958 con el título: Un diodo de resistencia negativa de alta frecuencia propuesto.

Aunque se había postulado el mecanismo de inyección y el diodo, al principio no fue posible realizar el diodo. Pasaron hasta 1965 antes de que se fabricaran los primeros diodos operativos prácticos y se observaran las primeras oscilaciones. El diodo utilizado para esta demostración se fabricó con silicio y tenía una estructura P + N.

Después de esto, se demostró el funcionamiento del diodo de lectura y luego, en 1966, también se demostró que funcionaba un diodo PIN.

Conceptos básicos del diodo IMPATT

En muchos aspectos, el diodo IMPATT es un diodo inusual ya que es capaz de proporcionar señales de RF de alta potencia a frecuencias de microondas utilizando una estructura que no es muy diferente de la unión PN básica. Sin embargo, se ha desarrollado para permitir la utilización de un modo de funcionamiento totalmente diferente.

  • Teoría y operación: El diodo de microondas IMPATT se basa en un efecto de resistencia negativo causado por el tiempo de tránsito de los portadores. Cuando ocurre una resistencia negativa, reducir el voltaje aumenta la corriente y viceversa. Esta resistencia negativa permite que el diodo actúe como oscilador, creando señales a frecuencias de microondas. Leer más sobre el ¿Cómo funciona un diodo IMPATT?
  • Fabricación y estructura: Hay una serie de estructuras y métodos de fabricación que se utilizan para los diodos IMPATT. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas. Leer más sobre el Estructura y fabricación IMPATT

Funcionamiento del diodo IMPATT

El diodo IMPATT se utiliza generalmente en generadores de microondas. Para crear una salida, se aplica una fuente de CC al IMPATT que oscila cuando hay un circuito sintonizado adecuado en el circuito.

La salida del circuito IMPATT es confiable y relativamente alta en comparación con otras formas de diodos de microondas. Sin embargo, también genera altos niveles de ruido de fase como resultado de su funcionamiento y esto significa que se utiliza en transmisores simples con más frecuencia que como oscilador local en receptores donde el comportamiento del ruido de fase es generalmente más importante. El problema del ruido de fase también significa que debe usarse en aplicaciones relativamente poco exigentes donde es poco probable que el rendimiento del ruido de fase sea de importancia.

El diodo IMPATT requiere un voltaje relativamente alto para su funcionamiento. A menudo, esto puede ser tan alto como 70 voltios o posiblemente más. Junto con el ruido de fase, esto puede limitar las aplicaciones en las que se puede utilizar el diodo. Sin embargo, los diodos IMPATT son una opción particularmente atractiva para diodos de microondas en muchas áreas.

Aplicaciones del diodo IMPATT

Los diodos IMPATT se utilizan en una serie de aplicaciones en las que se requiere un medio compacto y rentable para generar energía de microondas. Tienen el inconveniente de que por sí solos funcionan libremente y, además, dada la forma en que operan, generan niveles relativamente altos de ruido de fase. Sin embargo, existen varias aplicaciones para las que se aplica la tecnología de diodos IMPATT.

  • Alarmas de intrusos
  • Formas básicas de radar
  • Detectores generales que utilizan tecnología RF

Hay muchas áreas en las que se puede usar el diodo IMPATT, pero con otras alternativas ahora disponibles, junto con su alto ruido de fase y el alto voltaje necesario, su uso ha disminuido. Sin embargo, sigue siendo una forma de diodo que puede ser útil en algunas aplicaciones.

Ver el vídeo: Probar diodo de Alta Tensión de microondas, con tester o con un bombillo - Test high voltage diode. (Octubre 2020).