El
diodo Gunn es
un dispositivo semiconductor pasivo
con dos terminales, que se compone solo de un material semiconductor n-dopado,
a diferencia de otros diodos que consisten en una unión
pn. Los diodos Gunn pueden estar hechos de los materiales que
consisten en múltiples valles de energía, inicialmente vacíos, muy separados en
su banda de conducción, como arseniuro de galio (GaAs), fosfuro de indio (InP),
nitruro de galio (GaN), telururo de cadmio (CdTe) , Sulfuro de cadmio (CdS),
arseniuro de indio (InAs), antimonuro de indio (InSb) y selenuro de zinc
(ZnSe). El procedimiento de fabricación general implica el crecimiento de una
capa epitaxial en un sustrato n + degenerado para formar tres semiconductores de tipo n capas (Figura 1a),
donde las capas extremas están muy dopadas en comparación con la capa media
activa.
Además, los contactos
metálicos se proporcionan en cualquiera de los extremos del diodo Gunn para
facilitar la polarización. El símbolo del circuito para el diodo Gunn es
como se muestra en la Figura 1b y difiere de ese diodo
normal para indicar la ausencia de unión pn.
Al
aplicar un voltaje de CC a través de los terminales del diodo Gunn, se
desarrolla un campo eléctrico a
través de sus capas, la mayoría de las cuales aparece en la región activa
central. En las etapas iniciales, la conducción aumenta debido al movimiento de
electrones desde la banda de valencia hacia el valle inferior de la banda de
conducción.
La
gráfica VI asociada se muestra mediante la curva en la Región 1 (coloreada en
rosa) de la Figura 2. Sin embargo, después de alcanzar un cierto valor umbral
(V th ), la corriente de conducción a través
del diodo Gunn disminuye como lo muestra la curva en el Región 2 (coloreada en
azul) de la figura. Esto se debe a que, a voltajes
más altos, los electrones en el valle
inferior de la banda de conducción se mueven hacia su valle superior, donde su
movilidad disminuye debido a un aumento en su masa efectiva. La reducción en la
movilidad disminuye la conductividad, lo que conduce a una disminución en la corriente que fluye a través del diodo. Como
resultado, se dice que el diodo exhibe resistencia
negativaregión (región que abarca desde el punto pico hasta el punto valle) en
la curva característica VI. Este efecto se denomina efecto de electrones
transferidos y, por lo tanto, los diodos Gunn también se denominan
dispositivos de electrones transferidos.
Además,
debe tenerse en cuenta que el efecto de electrones transferidos también se
llama efecto Gunn y lleva el nombre de John Battiscombe Gunn (JB Gunn) después
de su descubrimiento en 1963 que mostró que uno podía generar microondas
aplicando un voltaje constante a través de un chip de n- tipo Gaicon
semiconductor. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el material
utilizado para fabricar diodos Gunn debe ser necesariamente de tipo n, ya que
el efecto del electrón transferido es válido solo para electrones y no para
agujeros. Además, como el GaAs es un mal conductor,
los diodos Gunn generan calor excesivo y, por lo tanto, generalmente están
provistos de un disipador de calor. Además, a frecuencias de microondas, un
pulso de corriente viaja a través de la región activa que se inicia a un voltaje particularvalor. Este movimiento del
pulso actual a través de la región activa reduce el gradiente potencial a
través de él, lo que a su vez evita la formación de pulsos de corriente
adicionales. El siguiente pulso actual puede generarse solo cuando el pulso
generado previamente alcanza el extremo lejano de la región activa, aumentando
nuevamente el gradiente potencial. Esto indica que el tiempo que tarda el pulso
actual en atravesar la región activa decide la velocidad a la que se generan
los pulsos actuales y, por lo tanto, fija la frecuencia operativa del diodo
Gunn. Por lo tanto, para variar la frecuencia de oscilación, uno tiene que
variar el grosor de la región activa central. Además, debe tenerse en cuenta
que la naturaleza de la resistencia negativa exhibida por el diodo Gunn le
permite funcionar como amplificador y oscilador.
La ventaja de los diodos Gunn radica en el hecho de que son la fuente
más barata de microondas, de tamaño compacto, operan sobre un gran ancho de
banda y poseen estabilidad de alta frecuencia. Sin embargo, su voltaje de
encendido es alto, son menos eficientes por debajo de 10 GHz y exhiben una baja
estabilidad de temperatura. Sin embargo, los diodos Gunn son ampliamente
utilizados
1. En osciladores electrónicos para
generar frecuencias de microondas.
2. En amplificadores paramétricos como
fuentes de bombeo.
3. En radares policiales.
4. Como sensores en
sistemas de apertura de puertas, sistemas de detección de intrusos, sistemas de
seguridad para peatones, etc.
5. Como fuente de frecuencias de
microondas en abridores automáticos de puertas, controladores de señales de
tráfico, etc.
6. En circuitos receptores de microondas.
7. En comunicaciones por radio.
8. En sistemas militares.
9. Como detectores remotos de vibraciones.
En tacómetros. En generador de diodos de Gunn pulsado.
En microelectrónica como equipos de
control.
En pistolas de velocidad de radar.
Como transmisores de enlace de datos de
relé de microondas.
En los radares Doppler de onda
continua.
