к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Лавинно-пролётный диод

Лавинно-пролётный диод - полупроводниковый диод, обладающий отрицательным дифференциальным сопротивлением в СВЧ-диапазоне вследствие развития т. н. лавинно-пролётной неустойчивости. Последняя обусловлена ударной ионизацией и дрейфом носителей заряда в р-n-переходе в режиме обратного смещения (см. р-п-переход). Идея, лежащая в основе работы Л--п. д., сформулирована в 1958 У. Т. Ридом (W. Т. Read). Генерация на Л--п. д. впервые наблюдалась в СССР в 1959 А. С. Тагером с сотрудниками [1]. Физ. принцип работы Л--п. д. можно пояснить на примере диода Рида (рис. 1). Диод состоит из сильно легированного р+ -эмиттера и неоднородно легированной n-базы (рис. 1, а). Узкий слой n-базы вблизи р-п-перехода легирован сильно (n+-слой), остальная часть базы легирована слабо (n--слой). Распределение поля в такой структуре для обратного напряжения (U0, большего, чем напряжение пробоя Ui, показано на рис. 1 (б). При этом напряжённость поля в области р-n-перехода превышает поле ударной ионизации Ei и вблизи р-n-перехода генерируются электроннодырочные пары (область умножения). Дырки быстро пролетают к электроду сквозь узкий сильно легированный эмиттер, не оказывая существенного влияния на работу прибора. Электроны, покинув область умножения, пролетают затем протяжённую слабо легированную п--область (область дрейфа).

2541-1.jpg


В области умножения и в области дрейфа электроны движутся с одной и той же, не зависящей от напряжённости поля дрейфовой скоростью - скоростью насыщения 2541-2.jpg[2]. Значение поля Es, при к-ром дрейфовая скорость электронов насыщается, составляет для электронов в Si и GaAs величину 2541-3.jpg104 В/см, значительно меньшую значения поля в области умножения Еi2541-4.jpg (3-5) 105 В/см. Характерное значение 2541-5.jpg107 см/с.

Пусть помимо пост. напряжения U0 к диоду приложено перем. напряжение U частотой 2541-6.jpg (рис. 2, а). С ростом напряжения U происходит резкое увеличение концентрации носителей в области умножения вследствие экспоненциального характера зависимости коэф. ударной ионизации от поля [2]. Однако т. к. скорость роста концентрации электронов 2541-7.jpg пропорц. уже имеющейся в области умножения концентрации п, момент, когда п достигает максимума, запаздывает по отношению к моменту, когда максимума достигает напряжение на диоде (рис. 2, б). В условиях, когда vs не зависит от поля, ток проводимости в области умножения Iс пропорц. концентрации п: 2541-8.jpg S(e - заряд электрона, S - площадь диода). Поэтому кривая на рис. 2 (б) представляет собой также и зависимость тока IС в области умножения от времени.

Когда напряжение на диоде спадает и концентрация носителей в области умножения резко уменьшается, ток на электродах прибора I (полный ток) остаётся постоянным (рис. 2, в). Сформировавшийся в области умножения сгусток электронов движется через область дрейфа с пост. скоростью2541-9.jpg. Пока сгусток электронов не уйдёт в контакт, ток через диод остаётся постоянным (теорема Рамо - Шокли) [3]. Из сравнения рис. 2, а и 2, в видно, что ток, протекающий через Л--п. д., колеблется практически в противофаэе с напряжением, т. е. имеет место отрицат. дифференциальное сопротивление.

Отрицат, дифференциальное сопротивление Л--п. д. является частотно-зависимым. Время пролёта носителей через область дрейфа 2541-10.jpg , где L -длина области дрейфа, практически равная полной длине диода. Сдвиг фаз между током и напряжением 2541-11.jpgп может быть реализован только на частоте2541-12.jpg (и на гармониках). Более точный расчёт устанавливает соотношение между 2541-13.jpg и L:

2541-14.jpg

Механизм возникновения отрицат. дифференциального сопротивления является малосигнальным: колебания спонтанно нарастают в резонаторе, настроенном на соответствующую частоту 2541-15.jpg, при подаче на диод достаточно большого пост. смещения.

Наиб. мощные и эффективные Л--п. д., предназначенные для работы в сантиметровом диапазоне и длинноволновой части миллиметрового диапазона длин волн, изготавливаются из GaAs, а для работы на более высоких частотах - из Si. Перспективно использование InP и др. соединений типа АIII BV , а также гетероструктур и сверхрешёток.

Для создания Л--п. д. используются диффузия и ионная имплантация примесей, эпитаксиальное наращивание (см. Эпитаксия ),напыление металла в вакууме.

Л--п. д.- наиб. мощный полупроводниковый прибор для генерации и усиления эл--магн. колебаний на частотах до 400 ГГц. Л.- п. д. из GaAs на частоте 6 ГГц в непрерывном режиме обеспечивают выходную мощность Р=15 Вт при 2541-16.jpg30%; на частоте 40 ГГц Р2541-18.jpg 2 Вт при 2541-19.jpg20%. Кремниевые Л--п. д. позволяют получить Р2541-20.jpg1 Вт на частоте 100 ГГц и 50 мВт на частоте 200 ГГц и 2 мВт на частоте 440 ГГц.

Литература по лавинно-пролётным диодам

  1. Тагер А. С., Вальд-Перлов В. М., Лавинно-пролетные диоды и их применение в технике СВЧ, М., 1968;
  2. 3 и С., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., кн. 2, М., i984;
  3. Кэррол Дж., СВЧ-генераторы на горячих электронах, пер. с англ., М., 1972.

М. Е. Левинштейн, Г. С. Симин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution