浅谈砷化镓与磷化铟耿氏二极管的区别

PASTERNACK 2024-09-23 17:48:39

二极管是应用广泛的电子元件,有稳压二极管、PIN 二极管、肖特基二极管等,今天我们来了解一下砷化镓与磷化铟耿氏二极管及区别。

(一)工作原理

耿氏二极管被称为转移电子器件,使用了冈恩效应(以发现者J B Gunn的名字命名)。砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等材料的薄层具有负阻特性,因此无需PN结就可以产生微波振荡。

工作原理与通常由PN结组成的半导体器件不同,它不是利用载流子在PIN结中运动的特性,而是利用载流子在半导体的体内运动的特性,是靠砷化镓等材料体内的一种物理效应工作,所以这类器件被称为耿氏二极管。

机械调谐耿氏二极管波导振荡器,WR-28,中心频率 35GHz,输出功率 +15dBm,调谐范围 +/- 3GHz,UG-599/U带散热器

(二)砷化镓 VS 磷化铟

常见的耿氏二极管是砷化镓和磷化铟二极管,而太赫兹频率振荡器则使用氮化镓耿氏二极管。那么砷化镓耿氏二极管与磷化铟耿氏二极管区别主要有以下几个方面:

1)性能参数

磷化铟耿氏二极管在毫米波频率上的功率输出通常较高,效率也更好一些。在性能接近的情况下,磷化铟耿氏二极管的幅度调制噪音低于砷化镓耿氏二极管。

2)使用技术

注入电子(或称热电子)比平衡态电子具有更高的能量。这种电子能量的提高极大地增加了热电子直接进入高能导带或负阻区域的可能性。磷化铟耿氏二极管无法使用渐变间隙(graded-gap)热电子注入技术,所以磷化铟耿氏二极管的温度稳定性不如砷化镓耿氏二极管,而砷化镓可以应用此注入技术。

机械调谐耿氏二极管波导振荡器,WR-90,中心频率 9.375GHz,输出功率 +18.5dBm,调谐范围 +/- 0.25GHz,UG-39/U

3)应用

在较高的毫米波频率上,磷化铟耿氏二极管振荡器大量取代砷化镓耿氏二极管振荡器,而频率较低的设备仍然使用砷化镓二极管,主要出于成本原因。鉴于耿氏二极管振荡器的用途十分广泛,除了功率、频率、噪声以外,很多其它因素也被列入考虑范围,使得砷化镓的应用逐渐超过磷化铟,甚至高频段毫米波设备也是如此。

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