1tom - 0347.htm
-<* Tlpv*
X X
мененио получили генераторы Г а и н а. Осн. элемент генератора, как правило, представляет собой диск (толщиной I ~ 1,5≈10 мкм и диаметром d ∙≈∙ 20≈150 мкм), вырезанный из монокристаллов GaAs или InP. На противоположные стороны диска наносятся металлич. контакты. Г. д. служит активным элементом цепи СВЧ. Чаще всего такой цепью служит объ╦мный реяопатар. В зависимости ОТ амплитуды и частоты колебаний поля в резонаторе генератор Ганиа может работать в пяти режимах: прол╦тном, гашения, запаздывания, гибридном и в т. и. ОНОЗ-режиме (ограниченного накопления объ╦много заряда). В первых тр╦х режимах период колебаний поля в резонаторе сравним с временем пролита домена Ганна от катода до анода. В гибридном режиме период колебаний поля сравним с периодом формирования домена и, как правило, значительно меньше, чем прол╦тное время. В ОНОЗ-режиме период колебаний значительно меньше времени формирования домена Ганна.
Рабочие частоты генераторов Ганна ~10≈120 ГГц, кпд "- 2≈10%. Мощность, генерируемая в непрерывном режиме, ~- 200 мВт, в импульсном режиме порядка 200 Вт на частоте ~ 10 ГГц и ~5 Вт на частоте ~ СО ГГц. Уровень шума выше, чем у генераторов на полевых транзистор ах > но существенно ниже, чем у генераторов на лавмнно-прол╦тных диодах.
Осн. применение генераторов на Г. д.≈ гетеродины радиолокац. при╦мников, генераторы маломощных ра-диолокац. передатчиков, задающие генераторы в схемах умножения частоты. Логич. приборы на основе Г. д. перспективны вследствие малого времени срабатывания (~ 10 пс на ячейку), их применение ограничено относительно высоким уровнем потребляемой мощности.
Часто к Г. д. относят более широкий класс приборов, к-рые правильнее было бы называть приборами на междолмлном электронном переходе (см. Многодолип-ные полупроводники], В них используются свойства не домена Гаппа, а др. пеустойчивостсй, возникающих в полупроводниках в условиях объ╦много отрицательного дифференциального сопротивления, напр., обогащенного слоя. С использованном таких неустойчи-востей также созданы эффективные усилители СВЧ-диапазона, генераторы с частотой генерации до 200 ГГц,
быстродействующие логич. ячейки.
Лит.: Л с в и н щ т к Л н М. К., ГТ о ж е л а ГО. К., Ш у р М, С., Эффект Ганна, М., 1075; В и 1 тп a n P. J., Н о b а о n G- S., Т а у 1 <J г В. С., Transferred electron device, L,≈N.Y., 1972; S h a w M. P., G г и b i n H. L., S o-1 о m о n P. H,, The Gurm≈ Hilsum effect, N.Y.≈ La.п.], 1979.
М. Е. Левинштейи.
Г АНН А ЭФФЕКТ ≈ генерация высокочастотных колебаний электрич. тока в полупроводниках с jV-o6pa;jiioii объ╦мной иольтампсрпой .характеристикой (рис. 1),
Рис. 1. ^-образная вольтампер-нал характеристика /(Е). Пуни-/ тиром изображена ветвь, к-рая * но наблюдается и типичных полупроводниках, где возникает эффект Ганна.
Г. э. наблюдается гл. обр. в т. н. мносодолинпых полупроводниках, зона проводимости к-рых состоит из одной ниж. долины и одной или неск. верх, долин. Подвижность электронов в верх, долинах значительно меньше, чем в ниж. долине. В сильных электрич. полях происходит разогрев электронов (см. Горячие электроны.) и часть электронов переходит из ниж. / долины в верхние, вследствие чего ср. подвижность носителей заряда и электропроводность падают. Это приводит к падению плотности тока с ростом Е в полях, превышающих нек-рое критич. поле £кр.
Г, э. вызван тем, что в образце в режиме пост, напряжения периодически возникает, перемещается по нему и исчезает область сильного электрич. поля, паз. электрич. доменом или доменом Г а н-н а. Домен возникает потому, что однородное распределение электрич. поля вдоль образца неустойчиво в том случае, когда объ╦мное дифферепц. сопротивление отрицательно. Действительно, пусть в полупроводнике случайно возникло неоднородное распределение концентрации электронов в виде диполышго слоя:
t
Рис. 2. Форма колебаний тона / (*) в случае эффекта Ганна.
Е - -ftAf-b + £
__ ≈ ≈ 4- 4-
У - ≈ У+Д>4- + J
I
416
Обнаружен в 1963 Дж. Б. Ганном (J. В. Guiin) в GaAs и InP с электронной проводимостью. Генерации возникает, если пост, напряжение £7, приложенное к образцу длиной Z, таково, что ср. электрич. поле в образце E=U/l соответствует падающему участку вольтамперной характеристики (зависимости плотности тока / от напряж╦нности электрич, поля £), на к-ром дифферснц. сопротивление dE/dj отрицательно (см. Отрицательное дифференциальное сопротивление). Колебания тока имеют вид периодич. последовательности импульсов (рис. 2), их частота увеличивается с уменьшением I (в достаточно длинных образцах Как /~1, см. ниже).
Рис. 3. Разделение зарядои при разлитии неустойчивости и образовании домена. Электроны движутся против поля Ь\\
в одной области концентрация увеличилась, а в другой ≈ ниже по течению электронов ≈ уменьшилась (рис. 3). Между этими заряженными областями возникает дополнит, электрич. поле \Е (как между об-кладкими конденсатора), к-рое добавляется к внешнему, так что поле внутрк дипольного слоя больше, чем вне его. Если днфференц. сопротивление положительно, т. с. ток раст╦т с ростом поля, то и ток внутри слоя больше, чем вне его. Поэтому, напр., на области с повышенной плотностью электронов они вытекают в большем кол-ве, чем втекают, в результате чего возникшая случайно неоднородность рассасывается. Если же дифференц, сопротивление отрицательное (гок падает с ростом поля), то плотность тока меньше там, где поле больше, т. о, внутри слоя. Первоначально возникшая неоднородность не рассасывается, а, на-
Рис. 4. Распределение электрического поля К (сплошная кривая) и плотности наряда р (пунктир) и домене Ганна, движущемся слепа направо в полупроводнике р-типа.
против, нарастает. Раст╦т и падение напряжения па дипольном слое, а вне его падает (т. к. полное напряжение на образце задано). В конце концов образуется стационарный электрич. домен, движущийся с пост, скоростью. Т. к. домен образован электронами проводимости, оп движется в направлении их дрейфа со скоростью v, близкой к дрейфовой скорости носителей вне домена. На переднем фронте домена ≈ обедн╦нный (электронами) слой, на заднем ≈ обогащ╦нный слой (рис. 4). Вне домена электрич. тюле меньше крн-тич. поля ^кр* благодаря чему новые домены не образуются. Устойчивое состояние образца ≈ состояние с одним доменом.
")
}
