Diodo IMPATT: Diodo de Micro-Ondas
O diodo IMPATT ou diodo de tempo de trânsito de ionização de avalanche de impacto é usado para aplicações de micro-ondas.
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Tutorial de Diodo IMPATT Inclui:
Diodo IMPATT | Como funciona um diodo IMPATT | Estrutura do diodo IMPATT | Diodo TRAPATT | Diodo BARITT
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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O diodo IMPATT ou diodo IMPact ionisation Avalanche Transit Time é um dispositivo semicondutor de RF usado para gerar sinais de radiofrequência de micro-ondas.
A tecnologia de diodo IMPATT é capaz de gerar sinais tipicamente de cerca de 3 e 100 GHz ou mais. Uma das principais vantagens deste diodo de micro-ondas é a capacidade de potência relativamente alta (geralmente dez watts e mais), que é muito maior do que muitas outras formas de diodo de micro-ondas.
Embora o diodo IMPATT não seja tão amplamente utilizado atualmente como outras tecnologias foram capazes de fornecer níveis mais altos de desempenho, ele se encaixa em um nicho no mercado de geração de sinal de microondas, especialmente onde são necessárias fontes relativamente econômicas.
Descoberta e desenvolvimento do IMPATT
A ideia original para a tecnologia de diodo IMPATT foi proposta por William Shockley em 1954. Ele desenvolveu o conceito para criar uma resistência negativa usando um mecanismo de atraso de tempo de trânsito. Em sua proposta, o método de injeção para os portadores era uma junção PN com polarização direta.
Shockley publicou sua ideia no Bell Systems Technical Journal em 1954 em um artigo intitulado: ‘Resistência negativa decorrente do tempo de trânsito em diodos semicondutores.’
A ideia não foi desenvolvida até 1958, quando WT Read of Bell Laboratories propôs sua estrutura de diodo P+ NI N+, que mais tarde foi chamada de diodo Read. Este diodo usou a multiplicação de avalanche como mecanismo de injeção. Mais uma vez, um artigo foi publicado no Bell Systems Technical Journal, desta vez em 1958 sob o título: Uma proposta de diodo de resistência negativa de alta frequência.’
Embora o mecanismo de injeção e o diodo tenham sido postulados, não foi possível realizar o diodo a princípio. Demorou até 1965 antes que os primeiros diodos operacionais práticos fossem feitos e as primeiras oscilações fossem observadas. O diodo usado para esta demonstração foi fabricado com silício e tinha uma estrutura P+N.
Depois disso, a operação do diodo Read foi demonstrada e, em 1966, também foi demonstrado que um diodo PIN funcionava.
Noções básicas de diodo IMPATT
Em muitos aspectos, o diodo IMPATT é um diodo incomum, pois é capaz de fornecer sinais de RF de alta potência em frequências de micro-ondas usando uma estrutura que não é muito diferente da junção PN básica. No entanto, foi desenvolvido para permitir a utilização de um modo de operação totalmente diferente.
- Teoria e operação: O diodo de micro-ondas IMPATT depende de um efeito de resistência negativa causado pelo tempo de trânsito dos portadores. Quando ocorre uma resistência negativa, a redução da tensão aumenta a corrente e vice-versa. Essa resistência negativa permite que o diodo atue como um oscilador, criando sinais em frequências de micro-ondas. Leia mais sobre Como funciona um diodo IMPATT?
- Fabricação e estrutura: Existem várias estruturas e métodos de fabricação usados para os diodos IMPATT. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens. Leia mais sobre a estrutura e fabricação do IMPATT
Operação do diodo IMPATT
O diodo IMPATT é geralmente usado em geradores de microondas. Para criar uma saída, uma fonte DC aplicada ao IMPATT que oscila quando um circuito sintonizado adequado está no circuito.
A saída do circuito IMPATT é confiável e relativamente alta quando comparada a outras formas de diodo de micro-ondas. No entanto, também gera altos níveis de ruído de fase como resultado de sua operação e isso significa que é usado em transmissores simples com mais frequência do que como oscilador local em receptores onde o desempenho do ruído de fase é geralmente mais importante. A questão do ruído de fase também significa que ele deve ser usado em aplicações relativamente pouco exigentes, onde é improvável que o desempenho do ruído de fase seja importante.
O diodo IMPATT requer uma tensão relativamente alta para sua operação. Freqüentemente, isso pode chegar a 70 volts ou possivelmente mais. Junto com o ruído de fase, isso pode limitar as aplicações nas quais o diodo pode ser usado. No entanto, os diodos IMPATT são uma opção particularmente atraente para diodos de micro-ondas para muitas áreas.
Aplicações de diodo IMPATT
Os diodos IMPATT são usados em várias aplicações em que é necessário um meio compacto e econômico de geração de energia de micro-ondas. Eles têm a desvantagem de, por conta própria, funcionarem livremente e, também devido à maneira como operam, geram níveis relativamente altos de ruído de fase. No entanto, existem várias aplicações para as quais a tecnologia de diodo IMPATT é aplicável.
- Alarmes de intrusão
- Formas básicas de radar
- Detectores gerais que usam tecnologia de RF
Existem muitas áreas em que o diodo IMPATT pode ser usado, mas com outras alternativas agora disponíveis, junto com seu alto ruído de fase e a alta tensão necessária, seu uso diminuiu. No entanto, ainda é uma forma de diodo que pode ser útil em algumas aplicações.
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