Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
11.1.3. Некоторые схемы памяти на основе диодов Ганна
На основе диода Ганна могут быть созданы схемы, которые переводятся в
режим еамоподдерживающейся генерации одиночным включающим импульсом. Эта
генерация может быть прекращена подачей импульса противоположной
полярности. Такие схемы могут осуществлять функции элемента памяти.
Простейшая схема памяти представляет собой двухкаскадный импульсный ган-
новский усилитель, один каскад которого показан на ряс. 11.1, с
положительной обратной связью между входом и выходом .(помимо увеличения
коэффициента усиления, наличие двух каскадов облегчает конструирование
цепи обратной связи еще и потому, что в этом случае входной и выходной
импульсы имеют одинаковую полярность). Экспериментально такая схема была
исследована в работе [20]. Она обеспечивала генерацию двухнаносекундных
импульсов с интервалами между импульсами 10 не.
В ряде работ эффект памяти (включение еамоподдерживающейся генерации
одиночным импульсом) наблюдался на однокаскадном ганновском импульсном
усилителе за счет схемной паразитной обратной связи между выходом и вхо-
дом [2, 21]. Время включения и выключения еамоподдерживающейся генерации
составляло около !1 не 021].
В -работе [1'4] был предложен элемент памяти на двух ганновских диодах,
включенных последовательно по постоянному току. Полярность импульсов,
генерируемых этой схемой, определяется полярностью запускающего сигнала.
Экспериментально схема была выполнена в модульном исполнении на диодах с
собственной частотой генерации 2 ГГц (L=s50 мкм, "о=2-1015 см-3).
Достоинствами схемы являются высокая чувствительность по отношению к
входному сигналу (коэффициент усиления по напряжению составлял Э2 дБ),
большая скорость переключения и самосинхронизация на пролетной частоте.
Схема памяти на диоде Ганна с использованием циркулятора была предложена
и проанализирована в работе [22]. В работе [23] была экспериментально
исследована схема памяти, в которой самоподдерживающаяся генерация
устанавливалась благодаря отражению прогенерированного диодом импульса от
разомкнутого конца бО-Ом коаксиальной линии. Частота генерации в этих
экспериментах составляла около 200 МГц.
11.1.4. Логические элементы на диодах Ганна специальной конструкции
Применение многоэлектродных ганновских образцов расширяет возможности их
использования в качестве логиче-
ских элементов. Так, в работе [3] была предложена конструкция компаратора
на диоде Ганна с двумя маленькими
235
Рис. 11.2. Принципиальная конструкция компаратора на основе диода Ганна с
двумя маленькими катодными электродами.
катодными электродами (рис. 11.2). Если напряжение U приложено между
анодом и одним из катодных электродов (а или б на рис. 11.2), то поле в
районе катодного электрода оказывается больше среднего по образцу поля
UjL (из-за малой площади катодного электрода). Для оценки величины поля
Ес в районе катодного электрода в работе [3] была предложена формула Ес~
~ (Udi)I(Ld2).
Если то же самое напряжение U приложено к обоим катодным электродам, то
поле в области этих электродов меньше Ес благодаря увеличению эффективной
площади катода. При использовании такого элемента в качестве компаратора
между анодом и обоими катодными электродами прикладывается такое
напряжение, чтобы поле .в районе катода было несколько меньше порогового
поля Et. В этом случае, если запускающий импульс малой амплитуды подается
только на один из электродов, то образуется домен и элемент формирует
выходной импульс. Если такие же входные импульсы подаются на оба катодных
электрода, то возрастание поля недостаточно для того, чтобы обеспечить
зарождение домена, и выходной импульс не образуется.
Таким образом, при работе в качестве компаратора такой элемент может быть
охарактеризован следующей таблицей (обычно ее называют "таблицей
истинности")
Электрод а Электрод б Выход
0 0 0
1 1
1 0 1
1 1 0
Нуль обозначает отсутствие сигнала, единица - наличие сигнала.
Если катодные контакты выполнены неидентичными или к ним приложено
различное напряжение смещения, то этот же элемент может, очевидно,
выполнять функции "подавителя", характеризуемого следующей таблицей
истинности:
Электрод а Электрод б Выход
0 0 0
1 0 1
0 1 0
1 1 0
Функцию подавителя прибор выполняет в том случае, если амплитуда
импульса, поступающего на вход б, недостаточна для формирования домена,
но достаточна для предотвращения формирования домена при подаче импульса
на вход а.
В работе [4] описанный выше элемент был исследован экспериментально на
образцах с концентрацией электронов 2,5-1015 см-3, ?='30 мкм, ds=70 мкм и
расстоянием между катодными контактами li20 мкм. Удельное сопротивление
составляло р=0,349 Ом-см. Из-за технологических дефектов только на части
образцов удалось наблюдать компа-раторный эффект. В 'связи с этим в
работе {4] отмечается, что функции компаратора и подавителя могут быть
также реализованы при использовании двух ганновских диодов, включенных на
