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Diodo IMPATT: diodo de microondas

Diodo IMPATT: diodo de microondas

O diodo IMPATT ou diodo de tempo de trânsito de avalanche de ionização IMPact é um dispositivo semicondutor de RF usado para gerar sinais de radiofrequência de microondas.

A tecnologia de diodo IMPATT é capaz de gerar sinais tipicamente de cerca de 3 a 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 usado atualmente, pois outras tecnologias têm sido capazes de fornecer níveis mais altos de desempenho, ele se encaixa em um nicho no mercado de geração de sinal de microondas, especialmente onde fontes relativamente econômicas são necessárias.

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 polarizada para frente.

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 W.T. Read, dos Laboratórios Bell, propôs sua estrutura de diodo P + N I N +, que mais tarde foi chamada de diodo Read. Este diodo usava multiplicação de avalanche como mecanismo de injeção. Mais uma vez, um artigo foi publicado no Bell Systems Technical Journal, desta vez em 1958, com o título: A proposta de diodo de resistência negativa de alta frequência. '

Embora o mecanismo de injeção e o diodo tenham sido postulados, não foi possível perceber o diodo a princípio. Demorou até 1965 para que os primeiros diodos operacionais práticos fossem feitos e as primeiras oscilações fossem observadas. O diodo usado para esta demonstração foi fabricado em silicone e tinha uma estrutura P + N.

Depois disso, a operação do diodo Read foi demonstrada e, em 1966, um diodo PIN também demonstrou funcionar.

Princípios básicos do 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 microondas 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 microondas 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 o Como funciona um diodo IMPATT?
  • Fabricação e estrutura: Existem várias estruturas e métodos de fabricação usados ​​para os diodos IMPATT. Cada um tem suas vantagens e desvantagens. Leia mais sobre o Estrutura e fabricação IMPATT

Operação de diodo IMPATT

O diodo IMPATT é geralmente usado em geradores de microondas. Para criar uma saída, uma alimentação CC aplicada ao IMPATT que oscila quando um circuito sintonizado adequado está em funcionamento.

A saída do circuito IMPATT é confiável e relativamente alta quando comparada a outras formas de diodo de micro-ondas. No entanto, ele 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 um oscilador local em receptores onde o desempenho do ruído de fase é geralmente mais importante. O problema do ruído de fase também significa que ele deve ser usado em aplicações relativamente pouco exigentes, onde o desempenho do ruído de fase provavelmente não tem importância.

O diodo IMPATT requer uma tensão relativamente alta para sua operação. Freqüentemente, isso pode ser tão alto quanto 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 em muitas áreas.

Aplicações de diodo IMPATT

Os diodos IMPATT são usados ​​em várias aplicações onde é necessário um meio compacto e econômico de gerar energia de microondas. Eles têm a desvantagem de, por si só, funcionarem livremente e, também devido à forma 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 usando tecnologia RF

Existem muitas áreas nas quais o diodo IMPATT pode ser usado, mas com outras alternativas se tornando disponíveis, juntamente 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.


Assista o vídeo: #026 - Como testar diodo de microondas, com multimetro digital. (Janeiro 2022).