Диоды Ганна

Сентябрь 5, 2022

Главная
Физика
Диоды Ганна

Содержание

2. Рис. 1 Зависимость энергии электронов в валентной зоне 1 и зоне проводимости 2, 3 арсенида галлия
3. Рис. 2. ВАХ прибора. Наличие падающего участка на ВАХ объясняет возникновение эффекта Ганна. При этом следует
4. Рис. 3 Установившиеся распределения зарядов и напряжённости поля вдоль кристалла по оси z. Область высоких значений
5. Рис. 4 Ток во внешней цепи прибора. Период ганновских осцилляций составляет T=l/v. По техническим причинам длину
6. Рис. 5 ВАХ диода по действием поля смещения, превышающее пороговое значение, и переменного СВЧ-поля, возникающего при
7. Табл. 1 Параметры приборов СВЧ-диапазона, в которых используются диоды Ганна на основе GaAs.
10. Скачать презентацию

Слайд 2

Рис. 1 Зависимость энергии электронов в валентной зоне 1 и зоне

проводимости 2, 3 арсенида галлия от волнового числа k.

Плотность тока через образец в условиях малых напряжённостей электрических полей E можно выразить следующим соотношение:

где n1 – концентрация электронов в нижней долине.

Плотность тока через образец, начиная с некоторого критического значения электрического поля Et:

При очень больших полях Е>Ev все электронный перейдут в верхнюю долину и плотность тока через образец:

Здесь n2 – концентрация электронов в верхней долине, зависящая от напряжённости поля E

где n2=n1 – концентрация электронов в зоне проводимости.

эВ

Слайд 3

Рис. 2. ВАХ прибора.
Наличие падающего участка на ВАХ объясняет возникновение эффекта

Ганна. При этом следует иметь в виду, что форма ВАХ, полученная выше, соответствует равномерному распределению напряжённости поля вдоль образца, а в реальном случае поле резко неоднородно.

Слайд 4

Рис. 3 Установившиеся распределения зарядов и напряжённости поля вдоль кристалла по

оси z.

Область высоких значений напряжённости электрического поля называется доменом сильного поля.

Обычно в образце возникаешь лишь один домен, поскольку напряжённость поля вне его падает ниже критической. Домен в диодах Ганна образуется непосредственно у катодного электрода, и пройдя через образец со скоростью порядка 107 см·с-1, исчезает у анода. После этого у катода формируется новый домен и цикл повторяется.

Слайд 5

Рис. 4 Ток во внешней цепи прибора.
Период ганновских осцилляций составляет

T=l/v. По техническим причинам длину образца l не удаётся сделать меньшей нескольких микрон. Кроме того, при l>2,5 мм, вследствие хаотически меняющихся мест зарождения доменов, осцилляции приобретают шумовой характер. Эти обстоятельства определяют диапазон частот осцилляций: 2·107-1010 Гц.

Слайд 6

Рис. 5 ВАХ диода по действием поля смещения, превышающее пороговое значение,

и переменного СВЧ-поля, возникающего при возбуждении резонатора.

Дальнейшая разработка теоретических и экспериментальных проблем, связанных с эффектом Ганна, привела к открытию нового типа колебаний при напряжённостях, значительно превышающих пороговое значение ганновских осцилляций. Частота колебаний в этом режиме может быть выше пролётной, а её зависимость от длины образца l прямо пропорциональная: с увеличением длины диода частота колебаний увеличивается. Этот режим назван режимом ограниченного накопления объёмного заряда (ОНОЗ).

Слайд 7