گن ڈائیوڈ کیا ہے؟ یہ کیسے کام کرتا ہے؟

مسائل کو ختم کرنے کے لئے ہمارے آلے کو آزمائیں





گن ڈایڈس سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ہیں جو کم طاقت والے مائکروویو سگنلز کو سادہ اور کم لاگت میں پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ یہ 60 سال سے زیادہ عرصے سے استعمال ہو رہے ہیں۔ گن ڈائیڈز چند گیگاہرٹز سے لے کر 100 گیگا ہرٹز تک کی فریکوئنسی کے ساتھ کام کر سکتے ہیں۔ اسے پہلی بار IBM کے J. B. Gunn نے 1960 کی دہائی کے اوائل میں دریافت کیا تھا۔

آج، گن ڈائیوڈس کو تجارتی طور پر وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا رہا ہے، بشمول مائکروویو ڈیٹا لائنز، کم طاقت والے ایف ایم اور سی ڈبلیو ریڈار، گھسنے والے چور کے الارم وغیرہ۔ مستحکم درجہ حرارت اور وولٹیج کے پیرامیٹرز کے تحت، ان ڈائیوڈز کو استعمال کرنے والے سرکٹس 15 میگاواٹ بجلی پیدا کر سکتے ہیں۔ 1 واٹ پاور اور کم شور اور بہترین تعدد استحکام ہے۔ 10 گیگا ہرٹز پر کام کرنے والے شوقیہ ریڈیوز میں استعمال کے لیے گن ڈائیوڈس کو خاص طور پر شوقین افراد نے پسند کیا ہے۔



تعمیراتی

ایک گن ڈائیوڈ N قسم کے سلکان کے ایک ٹکڑے سے تیار کیا جاتا ہے۔ اسے تین بنیادی حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، جیسا کہ تصویر 1 میں دیکھا گیا ہے۔

ڈیوائس کے اوپر اور نیچے والے علاقوں میں N+ مواد شامل ہے جسے بڑے پیمانے پر ڈوپ کیا گیا ہے، جس کے نتیجے میں بیرونی پیرامیٹرز کے ساتھ انٹرفیس کرنے کے لیے مضبوط چالکتا ہے۔



ایک تار کنکشن کنڈکٹنگ بیس سے منسلک ہے جس پر ڈیوائس انسٹال ہے۔ ڈیوائس کی بنیاد اضافی گرمی کو جذب کرنے کے لیے ہیٹ سنک کا بھی کام کرتی ہے۔

اوپر کی سطح پر سونے کا ایک لنک رکھا گیا ہے جو ڈائیوڈ کے مخالف ٹرمینل سے جڑتا ہے۔ غیر معمولی چالکتا اور رشتہ دار استحکام کو یقینی بنانے کے لیے، سونا ضروری ہو جاتا ہے۔

ڈیوائس کا فعال خطہ وسط میں واقع ہے، جو کم بڑے پیمانے پر ڈوپڈ ہے اور اس کی چالکتا کم ہے۔ یہ عام طور پر 0.5 اوہم فی کیوبک سنٹی میٹر کے ارد گرد ہوتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ڈیوائس پر لگائی جانے والی تقریباً تمام وولٹیج ڈائیوڈ کی اس تہہ سے گزرتی ہے۔

ڈایڈڈ کی فعال پرت کی اوسط موٹائی دس مائکرون (0.001 سینٹی میٹر) ہے۔ اس کی موٹائی واضح طور پر ایک ڈائیوڈ سے دوسرے میں مختلف ہوگی کیونکہ یہ بنیادی طور پر ڈایڈڈ کے مجموعی کام کو متاثر کرتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اس ڈیوائس کی آپریٹنگ فریکوئنسی اس کی ڈیٹا شیٹ کا ایک اہم عنصر ہے۔

گن ڈائیوڈ کا ایک منفرد ڈیزائن ہے کیونکہ یہ مکمل طور پر N- قسم کے مواد سے بنا ہے اور اس میں P-N جنکشن نہیں ہے۔ جوہر میں، یہ ایک روایتی قسم کا ڈایڈڈ نہیں ہے، بلکہ مکمل طور پر مختلف اصولوں پر کام کرتا ہے۔

گن ڈایڈڈ کیسے کام کرتا ہے۔

اگرچہ گن ڈائیوڈ کا کام پیچیدہ معلوم ہوسکتا ہے، لیکن اسے بنیادی سطح پر سمجھنا ممکن ہے۔

آلے کے فعال مرکز کے علاقے کو لاگو وولٹیج کے ذریعہ پیدا ہونے والی صلاحیت کی اکثریت کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔ یہ خطہ انتہائی پتلا ہے، اور یہاں تک کہ وولٹیج کی تھوڑی سی شفٹ بھی ایک خاص فاصلے پر نمایاں ممکنہ میلان یا وولٹیج کے اتار چڑھاؤ کو ظاہر کرتی ہے۔

جیسا کہ تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے، ایک کرنٹ پلس ایکٹیو زون میں سے گزرنا شروع ہو جاتی ہے جب اس پر لگائی گئی وولٹیج ایک مخصوص سطح تک پہنچ جاتی ہے۔

نتیجے کے طور پر، باقی فعال علاقے کے ممکنہ میلان میں کمی واقع ہوتی ہے، جو اضافی موجودہ دالوں کی پیداوار کو روکتا ہے. فعال زون کے مخالف سرے پر موجودہ نبض کے پار ہونے کے بعد ہی اعلی ممکنہ تدریجی واپسی ہوتی ہے، جس سے ایک اور موجودہ نبض پیدا ہوتی ہے۔

اگر وولٹیج اور موجودہ منحنی خطوط کی منصوبہ بندی کی گئی ہے، تو یہ ممکن ہے کہ موجودہ نبض کی سرگرمی کو مختلف زاویے سے دیکھا جائے۔

ایک ریکٹیفائر ڈایڈڈ اور گن ڈایڈڈ کے درمیان فرق

  • روایتی ریکٹیفائر ڈائیوڈ اور گن ڈائیوڈ کے منحنی خطوط کو اوپر کی تصویر 3 میں دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
  • ایک روایتی ریکٹیفائر ڈائیوڈ کا کرنٹ وولٹیج کے ساتھ بڑھتا ہے، تاہم یہ رشتہ ہمیشہ لکیری نہیں ہوتا ہے۔
  • دوسری طرف، گن ڈائیوڈ کا کرنٹ بڑھنا شروع ہو جاتا ہے اور ایک مخصوص وولٹیج تک پہنچنے کے بعد، ایک بار پھر بڑھنے سے پہلے گرنا شروع ہو جاتا ہے۔
  • اس کی دوغلی خصوصیات اس خطے کی وجہ سے ہوتی ہیں جہاں یہ گرتا ہے، جسے 'منفی مزاحمت' کا خطہ کہا جاتا ہے۔

تعدد کی ترتیب

اگرچہ فعال علاقے کی موٹائی عام آپریٹنگ فریکوئنسی کا تعین کرتی ہے، پھر بھی ایک مخصوص رینج میں تعدد کو تبدیل کرنا ممکن ہے۔ چونکہ گن ڈائیڈ ایک مائیکرو ویو ڈیوائس ہے، اس لیے اسے عام طور پر ویو گائیڈ کیویٹی میں نصب کیا جاتا ہے تاکہ ٹیونڈ سرکٹ بنایا جا سکے۔ اس کے آپریشن کی فریکوئنسی کا تعین پوری اسمبلی کی گونجنے والی فریکوئنسی سے ہوتا ہے۔

ٹیوننگ کے عمل کو مختلف طریقوں سے مکمل کیا جا سکتا ہے۔ ویو گائیڈ گہا میں ایڈجسٹ اسکرو ڈال کر، بنیادی ٹیوننگ انڈیکیٹر کو فعال کرتے ہوئے مکینیکل تبدیلیاں کی جا سکتی ہیں۔

بہر حال، برقی ٹیوننگ بھی عام طور پر ضروری ہوتی ہے، اور دو مختلف طریقوں میں سے ایک استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پہلے طریقہ میں ایک ویرایکٹر ڈایڈڈ کو گن آکسیلیٹر سرکٹ میں جوڑنا شامل ہے۔

جب ورایکٹر ڈایڈڈ پر وولٹیج کو تبدیل کیا جاتا ہے، تو گنجائش بدل جاتی ہے، جس کی وجہ سے وہ فریکوئنسی بدل جاتی ہے جس پر پورا سرکٹ گونجتا ہے۔

اگرچہ یہ طریقہ سستا اور استعمال میں آسان ہے، لیکن اس میں بہت سی خرابیاں ہیں۔ سب سے پہلے، اس کی ایک محدود آپریٹنگ رینج ہے۔ دوم، یہ تکنیک بہت زیادہ فیز شور پیدا کرتی ہے، جو بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے مناسب نہیں ہو سکتی ہے۔

مؤثر تعدد ایڈجسٹمنٹ کے لیے YIG کا استعمال

ایسا لگتا ہے کہ YIG مواد کا استعمال زیادہ موثر ٹیوننگ تکنیک ہے۔ اس میں Yttrium Iron Garnet، ایک فیرو میگنیٹک مادہ شامل ہے۔

جب گن ڈائیوڈ اور وائی آئی جی کو گہا میں داخل کیا جاتا ہے، تو گہا کا موثر سائز کم ہو جاتا ہے۔ ایسا کرنے کے لیے ویو گائیڈ کے باہر ایک کنڈلی رکھی گئی ہے۔

جب کنڈلی سے کرنٹ بہتا ہے، تو یہ YIG کے مقناطیسی حجم کو پھیلانے اور گہا کے برقی جہت کو سکڑنے کا اثر رکھتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، آپریشن کی فریکوئنسی بڑھتی ہے. YIG ٹیوننگ کے ساتھ فیز شور نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے، اور ایک بڑی فریکوئنسی رینج حاصل کی جا سکتی ہے۔

شوقیہ ریڈیو کے لیے گنپلیکسر کا استعمال

گن ڈائیوڈ آسکیلیٹر ایک تجارتی ٹرانسیور کا ایک جزو ہے جسے ایڈوانسڈ ریسیور ریسرچ نے شوقیہ ریڈیو کے استعمال کے لیے پیش کیا ہے۔ آلہ، جسے 'گنپلیکسر' کہا جاتا ہے، 10 گیگا ہرٹز سے 2 میٹر (144 میگا ہرٹز) یا دیگر نچلی انٹرمیڈیٹ فریکوئنسی (IFs) پر امیچور بینڈ میں برائے نام شوقیہ سگنل تیار کرنے اور نیچے تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

گنپلیکسر ایک گن ڈائیوڈ پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک ہائی گین آئتاکار ہارن اینٹینا سے منسلک ہوتا ہے اور اس کے ساتھ Schottky مکسر ڈائیوڈس 10 GHz کیویٹی کے اندر بند ہوتے ہیں۔

عام گونج کی فریکوئنسی سے 60 میگاہرٹز تک کی فریکوئنسی مختلف حالتوں کو ویرایکٹر ٹیوننگ کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ گن ڈایڈڈ ڈاون کنورٹڈ 2 میٹر IF کے لیے ٹرانسمیٹر اور مقامی آسکیلیٹر دونوں کے طور پر کام کرتا ہے۔