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Diode IMPATT: diode micro-ondes

Diode IMPATT: diode micro-ondes

La diode IMPATT ou diode IMPact à ionisation Avalanche Transit Time est un dispositif semi-conducteur RF utilisé pour générer des signaux de radiofréquence micro-ondes.

La technologie de diode IMPATT est capable de générer des signaux typiquement d'environ 3 et 100 GHz ou plus. L'un des principaux avantages de cette diode hyperfréquence est la capacité de puissance relativement élevée (souvent dix watts et plus) qui est beaucoup plus élevée que de nombreuses autres formes de diode hyperfréquence.

Bien que la diode IMPATT ne soit pas aussi largement utilisée de nos jours que d'autres technologies ont pu fournir des niveaux de performance plus élevés, elle s'inscrit néanmoins dans une niche sur le marché de la génération de signaux micro-ondes, en particulier là où des sources relativement rentables sont nécessaires.

Découverte et développement IMPATT

L'idée originale de la technologie des diodes IMPATT a été proposée par William Shockley en 1954. Il a développé le concept de création d'une résistance négative en utilisant un mécanisme de retard du temps de transit. Dans sa proposition, la méthode d'injection pour les porteurs était une jonction PN polarisée en direct.

Shockley a publié son idée dans le Bell Systems Technical Journal en 1954 dans un article intitulé: «La résistance négative résultant du temps de transit dans les diodes semi-conductrices».

L'idée n'a pas été développée plus avant jusqu'en 1958 lorsque W.T. Read de Bell Laboratories a proposé sa structure de diode P + N I N + qui a été plus tard appelée diode Read. Cette diode utilisait la multiplication des avalanches comme mécanisme d'injection. Encore une fois, un article a été publié dans le Bell Systems Technical Journal, cette fois en 1958 sous le titre: Une diode à résistance négative haute fréquence proposée.

Bien que le mécanisme d'injection et la diode aient été postulés, il n'a pas été possible de réaliser la diode au début. Il a fallu attendre 1965 pour que les premières diodes de fonctionnement pratiques soient fabriquées et que les premières oscillations soient observées. La diode utilisée pour cette démonstration a été fabriquée en utilisant du silicium et avait une structure P + N.

Après cela, le fonctionnement de la diode Read a été démontré, puis en 1966, une diode PIN fonctionnait également.

Les bases de la diode IMPATT

À bien des égards, la diode IMPATT est une diode inhabituelle en ce qu'elle est capable de fournir des signaux RF de haute puissance à des fréquences micro-ondes en utilisant une structure qui n'est pas très différente de la jonction PN de base. Cependant, il a été développé pour permettre l'utilisation d'un mode de fonctionnement totalement différent.

  • Théorie et fonctionnement: La diode hyperfréquence IMPATT repose sur un effet de résistance négatif causé par le temps de transit des porteurs. Lorsqu'une résistance négative se produit, la réduction de la tension augmente le courant et vice versa. Cette résistance négative permet à la diode d'agir comme un oscillateur, créant des signaux aux fréquences micro-ondes. En savoir plus sur le Comment fonctionne une diode IMPATT?
  • Fabrication et structure: Il existe un certain nombre de structures et de méthodes de fabrication utilisées pour les diodes IMPATT. Chacun a ses propres avantages et inconvénients. En savoir plus sur le Structure et fabrication IMPATT

Fonctionnement de la diode IMPATT

La diode IMPATT est généralement utilisée dans les générateurs de micro-ondes. Pour créer une sortie, une alimentation CC appliquée à l'IMPATT qui oscille lorsqu'un circuit accordé approprié est en circuit.

La sortie du circuit IMPATT est fiable et relativement élevée par rapport à d'autres formes de diode hyperfréquence. Cependant, il génère également des niveaux élevés de bruit de phase du fait de son fonctionnement et cela signifie qu'il est utilisé dans de simples émetteurs plus fréquemment que comme oscillateur local dans des récepteurs où les performances de bruit de phase sont généralement plus importantes. Le problème du bruit de phase signifie également qu'il doit être utilisé dans des applications relativement peu exigeantes où les performances de bruit de phase sont peu susceptibles d'être importantes.

La diode IMPATT nécessite une tension relativement élevée pour son fonctionnement. Souvent, cela peut atteindre 70 volts ou peut-être plus. Avec le bruit de phase, cela peut limiter les applications dans lesquelles la diode peut être utilisée. Néanmoins, les diodes IMPATT sont une option particulièrement intéressante pour les diodes micro-ondes dans de nombreux domaines.

Applications des diodes IMPATT

Les diodes IMPATT sont utilisées dans un certain nombre d'applications où un moyen compact et rentable de générer de l'énergie micro-ondes est nécessaire. Ils présentent l'inconvénient que, à eux seuls, ils fonctionnent librement et, compte tenu également de leur mode de fonctionnement, ils génèrent des niveaux de bruit de phase relativement élevés. Néanmoins, il existe plusieurs applications pour lesquelles la technologie des diodes IMPATT est applicable.

  • Alarmes d'intrusion
  • Formes de base de radar
  • Détecteurs généraux utilisant la technologie RF

Il existe de nombreux domaines dans lesquels la diode IMPATT peut être utilisée, mais avec d'autres alternatives devenant maintenant disponibles, ainsi que son bruit de phase élevé et la haute tension nécessaire, son utilisation a diminué. Néanmoins c'est toujours une forme de diode qui peut être utile dans certaines applications.

Voir la vidéo: Trapatt diode working, operation, application with animation ppt in hindi by #easyelectronic4you (Octobre 2020).