Techniklexikon

IMPATT-Diode

Engl. Abk. für impact avalanche transit time diode, Stoß-Lawinen-Laufzeit-Diode. Lawi nen-Laufzeit-Diode, Read-Diode. Avalan che-Diode für die Mikrowellentechnik, bei der neben dem Avalanche-Effekt noch Laufzeitverzögerungen der Ladungsträger technisch genutzt werden. Der Aufbau einer I. besteht aus je einem hochdotierten p- und n-Gebiet und einer dazwischenliegenden hochohmigen Schicht, dem Laufraum. Es sind Strukturen p+in+, p+ipn +, p + pnp+ und p+nn+ üblich. Man legt eine solche Sperrspannung an, daß der Avalanche-Effekt gerade noch nicht auftritt. Bei Überlagerung der angelegten Sperrspannung mit einer Wechselspannung tritt bei der negativen Halbwelle am p ^-Übergang der Avalanche-Effekt auf, während bei der positiven Halbwelle die Rekombination überwiegt. Bei Auftreten des Avalanche-Effekts wandern die Löcher (Defektelektron) direkt zum naheliegenden p+-Kontakt, während die » Elektronen durch den Laufraum zum n+-Kontakt wandern. Durch geeignete Dimensionierung des Laufraums kann man solche Laufzeiten der Elektronen erreichen, daß eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom von 180 Grad erreicht wird. Es tritt so im Takt der Wechselspannung ein negativer differentieller Widerstand auf, der in einem der Laufzeit angepaßten Schwingkreis zur Schwingungserregung ausgenutzt wird. I. werden zur Erzeugung von Mikrowellen für Frequenzen bis über 100 GHz genutzt. Geeignete Halbleiterwerkstoffe sind Sili-cium (Si), Galliumarsenid (GaAs) und Germanium (Ge). Ein besonderer Betriebsmodus einer I. wird bei den TRAPATT-Dioden genutzt.