Страница: 3/12
(2)
Такой режим работы диода Ганна называют пролетным режимом. В пролетном режиме ток через диод представляет собой импульсы, следующие с периодом 
. Диод генерирует СВЧ-колебания с пролетной частотой 
, определяемой в основном длиной образца и слабо зависящей от нагрузки (именно такие колебания наблюдал Ганн при исследовании образцов из GaAs и InР).
Электронные процессы в диоде Ганна должны рассматриваться с учетом уравнений Пуассона, непрерывности и полной плотности тока, имеющих для одномерного случая следующий вид:
; (3)
. (4)
|
|
Рис.4. Эквивалентная схема генератора на диоде Ганна (а) и временные зависимости напряжения (б) и тока через диод Ганна в пролетном режиме (в) и в режимах с задержкой (г) и гашением домена (д).
Мгновенное напряжение на диоде 
. Полный ток не зависит от координаты и является функцией времени. Часто коэффициент диффузии 
считают не зависящим от электрического поля.
В зависимости от параметров диода (степени и профиля легирования материала, длины и площади сечения образца и его температуры), а также от напряжения питания и свойств нагрузки диод Ганна, как генератор и усилитель СВЧ-диапазона, может работать в различных режимах: доменных, ограничения накопления объемного заряда (ОНОЗ, в иностранной литературе LSA–Limited Space Charge Accumulation), гибридном, бегущих волн объемного заряда, отрицательной проводимости.
Доменные режимы работы.
Для доменных режимов работы диода Ганна характерно наличие в образце сформировавшегося дипольного домена в течение значительной части периода колебаний. Характеристики стационарного дипольного домена подробно рассмотрены в [?], где показано, что из (1), (3) и (4) следует, что скорость домена 
и максимальная напряженность поля в нем 
связаны правилом равных площадей
. (5)
В соответствии с (5) площади, заштрихованные на рис.5, а и ограниченные линиями 
, являются одинаковыми. Как видно из рисунка, максимальная напряженность поля в домене значительно превышает поле 
вне домена и может достигать десятков кВ/см.
Рис.5. К определению параметров дипольного домена.
На рис.5, б приведена зависимость напряжения домена 
от напряженности электрического поля вне его, где 
–длина домена (рис.3, в). Там же построена «приборная прямая» диода длиной 
при заданном напряжении 
с учетом того, что полное напряжение на диоде 
. Точка пересечения А определяет напряжение домена 
и напряженность поля вне его . Следует иметь в виду, что домен возникает при постоянном напряжении 
, однако он может существовать и тогда, когда в процессе движения домена к аноду напряжение на диоде уменьшается до значения 
(пунктирная линия на рис.5, б). Если еще более понизить напряжение на диоде так, что оно станет меньше напряжения гашения домена 
, возникший домен рассасывается. Напряжение гашения соответствует моменту касания «приборной прямой» к линии 
на рис.5, б.
Реферат опубликован: 24/03/2009