ImpattDioden

ImpattDioden (IMPATT-Dioden) sind Halbleiterbauelemente, die in der Mikrowellentechnik als Oszillatoren oder Verstärker eingesetzt werden. Der Name steht für Impact-Ionization Avalanche Transit-Time. Gerätetypen nutzen die Kombination aus Avalanche-Verstärkung und Transitzeit, um Hochfrequenzsignale im Mikrowellenbereich zu erzeugen.

Aufbau: Typische IMPATT-Dioden haben eine stark dotierte Kontaktregion, eine leicht dotierte Driftregion und eine weitere Kontaktzone. Unter Vorwärtsspannung beschleunigen Felder Ladungsträger, wodurch Aufprall-Ionisation entsteht. Die Transitzeit durch den Driftbereich erzeugt eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung; in der passenden Betriebszone zeigt sich eine negative Differentialwiderstand, der Oszillationen ermöglicht.

Anwendungen und Frequenzbereich: Sie decken Mikrowellenfrequenzen von einigen GHz bis in den Bereich mehrerer Dutzend GHz ab und finden Einsatz in Radar- und Funkgeräten als Oszillatoren oder Verstärker.

Vor- und Nachteile: Vorteile sind relativ hohe Leistung und kompakte Bauform. Nachteile umfassen Temperaturabhängigkeit, Phasenrauschverhalten und anspruchsvolle Impedanzanpassung. Materialien wie GaAs, Si oder GaN ermöglichen unterschiedliche Frequenzbereiche, wobei IMPATT-Dioden heute überwiegend in spezialisierten Anwendungen genutzt werden.