Diodo IMPATT, Estructura Y Fabricación.

La estructura de un diodo de microondas IMPATT tiene muchas similitudes con la de un diodo de unión PN ordinario y también con un diodo Schottky.

Las diferencias se crean en el proceso de fabricación alterando la estructura para que pueda operar en su modo de avalancha de manera que el tiempo de tránsito proporcione la resistencia negativa. Obviamente la estructura del diodo IMPATT está optimizada para que pueda operar en frecuencias de microondas.

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    Fundamentos de la estructura del diodo IMPATT

    Hay una variedad de estructuras que se utilizan para el diodo de microondas IMPATT.

    Las estructuras son todas variaciones básicas de la unión PN, aunque a menudo se coloca una capa intrínseca entre las regiones de tipo P y tipo N.

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    Las estructuras del diodo IMPATT están diseñadas para funcionar de manera óptima en el sesgo inverso, de modo que la multiplicación de las avalanchas se produzca dentro de la región de campo alto. En la mayoría de las estructuras se utiliza un formato de barrera Schottky como unión de inyección.

    El método más común de fabricar un diodo IMPATT es utilizar una estructura vertical donde hay un flujo de corriente vertical.

    Fundamentos de la estructura del diodo IMPATT

    Para este formato de diodo, las capas generalmente crecen epitaxialmente. En los lugares donde se van a fabricar dispositivos de muy alta frecuencia las capas pueden llegar a ser muy finas. Para estas capas, se pueden utilizar técnicas como MBE, epitaxia de haz molecular, o MOCVD, deposición de vapor químico metalo-orgánico.

    Para un diodo de lectura típico, la capa n puede tener un espesor de sólo 1 a 2 m, y la capa intrínseca puede tener un espesor de entre 2 y 20 m. Para el funcionamiento a muy alta frecuencia, estas dimensiones se reducen.

    Los dopantes necesarios para las diferentes capas pueden introducirse mediante una de las diversas técnicas que incluyen la difusión, la implantación de iones o incluso el dopaje in situ durante el proceso de crecimiento epitaxial de una capa determinada.

    Aparte de la fabricación vertical o de mesa, también se puede utilizar una estructura horizontal utilizando una tecnología planar más tradicional.

    Fundamentos de la estructura del diodo IMPATT

    Envasado de diodos IMPATT

    El empaquetamiento de dispositivos semiconductores puede ser un proceso difícil. Esto es particularmente cierto para los diodos IMPATT debido a las frecuencias de microondas que se utilizan y los niveles de potencia involucrados.

    Para que los dispositivos IMPATT funcionen satisfactoriamente, se montan en paquetes en los que el calor se puede transferir lejos de las áreas activas de los dispositivos lo más rápido posible. Con este fin, los dispositivos se montan a menudo en lo que puede denominarse una forma invertida en la que las capas activas están más cerca del hundimiento de calor proporcionado por el paquete.

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    A menudo el paquete tiene un formato coaxial, de modo que las propiedades correctas de la línea de transmisión se presentan a la señal de RF, que puede estar a muchas decenas de GHz. Como resultado, el paquete es a menudo bastante intrincado y, por consiguiente, muy caro, especialmente cuando se utilizan frecuencias muy altas.

    Como los dispositivos IMPATT se utilizan a menudo en cavidades de guías de onda que proporcionan el circuito resonante, los diodos se montan a menudo en paquetes que pueden montarse fácilmente en las guías de onda.

    Los materiales más comúnmente utilizados para los dispositivos IMPATT son el Silicio y el Arseniuro de Galio, pero también se pueden utilizar otros materiales como el germanio y el Fosfuro de Indio o el Arseniuro de Aluminio y Galio.

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