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Diodo Gunn

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QUE ES UN DIDO GUNN,PARA QUE SIRVE UN DIODO GUNN ,DONDE APLICO UN DIODO GUNN COMO FUNCIONA DIDO GUNN, OBJETIVOS GENERAL, ESPECIFICOS,, CONCLUSIONES, CURVA CARACTERISTICAS DEL DIODO GUNN

Text of Diodo Gunn

FACULTAD:INFORMTICA & ELECTRNICA

ESCUELA:ING. ELECTRNICA

CARRERA:ING. EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

INTEGARNTES: EDWIN JAMI 185 EDYY GUSQUI 211 EDUARDO TENEZACA 183

MATERIA:TEORA ELECTROMAGNTICA II

1. TEMA: EL DIODO GUNN

2. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERAL Obtener los conocimientos sobre las caractersticas del diodo Gunn.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer las distintas aplicaciones del diodo Gunn Ampliar conocimientos sobre el tema especfico sobre osciladores en lnea coaxial y en gua de ondas

3. INTRODUCCIN.La generacin de frecuencias para el rango demicroondasse puede realizar de varias maneras, siendo las ms comunes el uso del Klystron, Magnetrn, sobre todo en aplicaciones de grandes potencias, para otros fines lo ms comn es el uso de dispositivos deestadoslido como lostransistoresde efecto de campo de AsGa ydiodosGunn, sobre todo por su tamao pequeo y bajoconsumo.En el presentetrabajo, se explicara acerca de losprincipiosy el funcionamiento del oscilador Gunn, el mismo que se basa en el diodo Gunn, y por ende en el efecto que lleva el mismo nombre. Los mismos que se utilizan para aplicaciones de semiconductores se revisara conceptos bsicos referentes al diodo Gunn, as como a algunas de sus caractersticas, para desarrollar el tema relacionado al efecto Gunn, que es la base del oscilador Gunn se ver algunas de las configuraciones tpicas para la obtencin de un oscilador Gunn dentro de cavidades resonantes osciladores Gunn en lnea coaxial y en gua de ondas.

4. MARCO TEORICO

QUE ES UN DIODOUn diodo es una sustancia cuya conductividad es menor que la de un conductor y mayor que la de un aislante.

QUE ES UN DIODO GUNNLos diodos Gunn son unos dispositivos electrnicos que emitenradiacin electromagnticaen el rango de lasmicroondas.Es una clase particular de diodo, que, junto con el diodo de efecto tnel, permite disponer solamente de una zona N en el materialEs una forma de diodo usado en la electrnica de alta frecuencia. A diferencia de los diodos ordinarios Los diodos Gunn son usados para construir osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10Gigahertzy frecuencias an ms altas (hastaTerahertz). Este diodo se usa en combinacin concircuitosresonantes construidos con guas de ondas, cavidades coaxiales y resonadores y la sintonizacin es realizada mediante ajustes mecnico, elctricos.Los diodos Gunn suelen fabricarse dearseniuro de galiopara osciladores de hasta 200 GHz, mientras que los de Nitruro de Galio pueden alcanzar los 3 Terahertz.Los que estn disponibles hoy en da emiten radiacin de una frecuencia de entre 10 y 100 GHz ms o menos 1 GHz se leeungigahercioy es una unidad que significa que la radiacin tiene una frecuencia de 1.000.000.000Hz, que son 1.000.000.000 de hercios o 1.000.000.000 de oscilaciones por segundo. APLICACIONES Mediciones de distancia, Deteccin de movimientos (que no sean muy rpidos), Radares de velocidad, Detectores para automatismos de apertura/cierre de puertas, En general relacionadas con deteccin de objetos y su movimiento Sirve para medir la distancia al coche que tienes detrs.COMO FUNCIONA UN DIODO GUNNLos diodos Gunn funcionan haciendo uso del llamado efecto Gunn, una propiedad de determinados semiconductores J. B. Gunn se dio cuenta de que al aplicar una diferencia de potencial constante en otras palabras, una tensin o un voltaje constantes entre los extremos de un trocito de un semiconductor como elfosfuro de indio(InP) o elarseniuro de galio(GaAs), dopados tipo n, la corriente que circulaba por el material dejaba de ser continua y oscilaba a gran velocidad.

Paso 1

(a) Esquema del diodo. (b) Relacin entre la velocidad de los electrones y el campo elctrico. A un campo elctrico aplicado E le corresponde una velocidad de electrones determinada, va.(c) Dependencia de la densidad de electrones y el campo elctrico respecto de la posicin dentro de la pieza de GaAs.Aplicando el diferencial de voltaje en los extremos tenemos

(a) Para unos determinados valores del campo elctrico dentro y fuera del dominio, todos los electrones viajan a la misma velocidad.(b) El dominio de carga espacial de Gunn ya no crece ms y sigue su viaje hacia el electrodo positivo.(c) El campo elctrico fuera del dominio no es suficientemente grande como para que se formen ms dominios adicionales.

FUNCIONAMIENTO EN RESISTENCIA POSITIVAEl Arseniuro de Galio (GaAs) es uno de los pocos materiales semiconductores que en una muestra con dopado tipo N, tiene una banda de energa vaca ms alta que la ms elevada de las que se encuentran ocupadas parcial o totalmente.Cuando se aplica una tensin a una placa (tipo N) de Arseniuro de Galio (GaAs), los electrones, que el material tiene en exceso, circulan y producen corriente. Si se aumenta la tensin, la corriente aumenta.

FUNCIONAMIENTO EN RESISTENCIA NEGATIVASi se le sigue aumentando la tensin, se les comunica a los electrones una mayor energa, pero en lugar de moverse ms rpido, los electrones saltan a una banda de energa ms elevada, que normalmente est vaca, disminuyen su velocidad y, por ende, la corriente. As, una elevacin de la tensin en este elemento causa una disminucin de la corriente.Finalmente, la tensin en la placa se hace suficiente para extraer electrones de la banda de mayor energa y menor movilidad, por lo que la corriente aumentar de nuevo con la tensin. La caracterstica tensin contra corriente se parece mucho a la delDiodo Tnel.

Sin embargo, una de las dificultades de utilizar directamente el compuesto como una resistencia negativa en AC es la aparicin de inestabilidades internas. Fluctuaciones espontaneas de la densidad electrnica causadas por ruido o por un efecto en el dopado pueden dar lugar a acumulaciones espaciales de carga (dominios).En un dispositivo de longitud finita, el dominio se forma cerca del ctodo porque esta regin presenta una mayor no uniformidad debido al daado que se produce en el cristal al formarse los contactos. El dominio se desplaza por el cristal con una velocidad del orden de 105 m/s hasta q alcanza al nodo, donde colapsa y el potencial se redistribuye en el campo fuera del dominio. La corriente tambin aumenta con este campo hasta que alcanza un valor mximo, donde de nuevo se cae hasta q se forma el dominio siguiente. Como resultado, la corriente a travs del dispositivo es una serie de pulsos superpuestos sobre un nivel constante, como se muestra en la Figura.

Forma de onda para la corriente tpica de tiempo de transito de un dispositivo Gunn

La frecuencia del oscilador esta est determinada por el tiempo de transito del dominio. Sin embargo se puede forzar, mediante resonadores, que los modos colapsen ande alcanzar el nodo, lo cual permite modificar el tiempo de transito, de este modo se puede sintonizar la frecuencia de operacin.Por lo general existen 3 diseos diferentes de osciladores: Coaxial Gua de Onda PlanaresCAVIDADES COAXIALESEste tipo de diseos cubren un rango de frecuencias entre 5 a 65 GHz. Este tipo de osciladores tienen un bajo Q lo que produce baja estabilidad y altos desvos de frecuencia, por ejemplo un valor tpico de un oscilador de este tipo son los que funcionan a 15 GHz y ofrecen un desvi de 1MHz/C.Existen variaciones de estediseoen el cual se utiliza un spot de gua de onda, por lo general son muy usados en frecuencias entre 15GHz hasta los 60 GHz, en contraparte ofrecen menor estabilidad y mayor desvi en frecuencias. Por ejemplo la estabilidad tpica operando en los 35 GHz puede ser de 1.8MHz/C.

Oscilador Gunn en lnea coaxialConsiste en una cavidad coaxial con el diodo Gunn montado en el gap que existe entre el conductor interior y una de las paredes de la cavidad. Este tipo de cavidades recibe el nombre de cavidad reentrante, las dimensiones de la cavidad determinan la frecuencia de oscilacin. La carga presentada a la cavidad se ajusta variando la penetracin y la posicin de la sonda. La capacidad C1 se utiliza para un ajuste fino de la frecuencia de oscilacin.Si B y G corresponden a la susceptancia y conductancia, respectivamente, entonces en estado estacionario las dos condiciones que se tienen q satisfacer para q haya oscilacin son Bdispositivo + Bcircuito = 0, Gdispositivo + Gcircuito = 0La estructura de la siguiente figura se puede analizar en primera aproximacin utilizando el circuito equivalente.

a) Montura en lnea coaxial y b) circuito equivalenteEn este circuito, el acoplo entre la sonda y la cavidad est representada por un transformador ideal, y el circuito externo se representa por una carga real de 50 Ohm. Aplicando el criterio de operacin en estado estacionariodonde Ysc es la admitancia q modeliza la cavidad, y que se puede considerarse reactiva pura en ausencia de perdidas, esta ecuacin proporciona la frecuencia de oscilacin w.

CAVIDADES DE GUA DE ONDAEste tipo de osciladores tienen la particularidad de que se encuentran acopladas con un iris, este tipo de cavidades son las ms comunes para generar microondas, debido a que ofrecen un elevado Q y una excelente estabilidad de frecuencia, adems ofrecen la ventaja de que pueden ser estabilizadas.Valores tpicos para este tipo de osciladores pueden ser por ejemplo aquellos que operan en 35 GHz y poseen una estabilidad de 1 MHz/C en una cavidad no estabilizada, cuando se lo hace en una cavidad estabilizada pueden obtener como por ejemplo operar a 35 GHz con una estabilidad de 200kHz/C.Oscilador Gunn en gua de ondasOscilador Gunn en gua de ondas, el diodo est montado en un poste cilndrico metlico centrado en el lado ancho de la gua rectangular. La frecuencia de oscilacin de este circuito viene determinada por la ecuacin anterior, lo q requiere que la admitancia del dispositivo con su embalaje resuene con la admitancia total del circuito. Utilizando el circuito equivalente se puede predecir la frecuencia de operacin de este oscilador.

Oscilador Gunn: a) montura en gua de ondas y b) circuito equivalenteEste circuito equivalente se ha obtenido considerando por separado cada parte de la estructura, la red a la izquierda del diodo se representa se representa por la admitancia YL. El poste se puede representar por su circuito T equivalente, compuesto por la capacidad en serie Cb y una susceptancia shunt formada por la combinacin de La y Cg en serie. Los parmetros Cp y Lp corresponden a los elementos parsitos del modelo equivalente del diodo.Para oscilaciones pulsadas, se emplean diodos Gunn con materiales altamente dopados y se aplica una seal de polarizacin modulada por pulsos.

OSCILADORES PLANARES.Constituyen una nueva generacin de osciladores, en los cuales loscostosy el tamao se ven reducidos por que ya no utilizan cavidades, en lugar de ello utilizan un DRO (oscilador resonador dielctrico) y un oscilador Gunn

5. CONCLUSIONES

El descubrimiento del efecto Gunn, en materiales como el GaAs, permite la generacin de microondas, mediante elconceptode resistencia diferencial negativa para un rango de frecuencias comprendidos entre 5 y 140GHz. Le energa que los electrones deben ganar para pasar de un nivel a otro es aproximadamente de 0.36eV, esto les permite moverse de un nivel a otro y generar as dominios Gunn, y por tanto corrientes de oscilacin de las microondas. La corriente de oscilacin generada por los electrones es amplificada, hasta llegar a un estado e la energa dentro de la NDR sea igual a la disipada por la resistencia, esto se puede entender mediante el concepto de resistencia negativa. No existe el concepto de resistencia negativa, debido a que la resistenciaestticaes siempre positiva, lo que existe es la resistencia diferencial negativa. El fundamento bsico para un oscilador Gunn es un circuito RLC, el mismo que es modelado mediante el uso de una cavidad resonante. Los parmetros fundamentales que determinan la oscilacin, son; el voltaje aplicado al cristal, la longitud del semiconductor GaAs, y la frecuencia de oscilacin de la cavidad resonante. Se impide la oscilacin superior a la frecuencia deseada debido a que la cavidad es muy pequea para conducirlas, y de frecuencias inferiores debido a que el diodo es muy lento para generarlas.

6. BIBLIOGRAFIA The Gunn Diode : Fundamentals and Fabrication, Robert van Zyl, Willem Perold, Reinhardt Botha Captulo III Dispositivos de estado slido en microondas http://www.qsl.net/ea4eoz/gunn.html www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/ Scots_Guide/RadCom/part5/page2.html www.iop.org/EJ/abstract/0022-3735/14/2/003 www.insight-product.com/products/solid2.htm http://www.monografias.com/trabajos20/gunn-oscillator/gunn-oscillator.shtml#ixzz2lZs7p8eh http://ec.tuhistory.com/zona-de-tecnologia/decada-del-40/diodo-gunn.html http://es.scribd.com/doc/45347788/DIODO-GUNN http://www.buenastareas.com/ensayos/Oscilador-Gunn/2487422.html http://www.unicrom.com/Tut_Diodo_Gunn.asp http://es.scribd.com/doc/122378943/LaboratorioMicroondas-part1 http://www2.uacj.mx/IIT/lab/Redes%20y%20Comunicaciones/equipo/equipo/DL2594.htm http://www.ld-didactic.de/ga/7/737/73701/73701s.pdf http://www.buenastareas.com/ensayos/Oscilador-Gun/2282734.html http://electronics100diodos.blogspot.com/2009/02/diodos-de-aplicacion-especial.html