Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
общую последовательную нагрузку.
]В работе [2] было показано, что размещение на боковой поверхности диода
Ганна вблизи катодного контакта дополнительного третьего электрода
позволяет повысить чувствительность импульсного усилителя на диоде Ганна.
В такой конструкции входной импульс подается между катодом и
дополнительным электродом, что обеспечивает раэ-вязку между выходом и
входом.
Экспериментально характеристики переключения трехэлектродиого ганнов-
ского прибора были исследованы в работе [24]. В использованных образцах
концентрация электронов была порядка 1015 ем-3, L=I3(50 мкм, fXi - 5500
ом2/'В-с. В работе f24] было показано, что необходимая длительность
входного импульса, переключающего схему, должна лежать в пределах от ОД
до 0,5 не.
Особое направление в конструировании ганновских логических элементов
связано с использованием образцов, по-
236
крытых диэлектрической пленкой с высокой диэлектрической проницаемостью.
В качестве примера можно указать на работы [26, 26].
В работе [215] был неследован образец, часть боковой поверхности которого
была покрыта ВаТЮ3. Сверху диэлектрическое покрытие металлизировалось.
Этот дополнительный электрод был использован ,в качестве электрода
управления. Отрицательный импульс напряжения, прикладывавшийся между этим
электродом и катодом, снижал пороговое поле и увеличивал частоту
ганновских осцилляций. Благодаря этим свойствам такой прибор позволяет
реализовать некоторые логические операции. В работе {26] 'предложен
прибор ,Н-об-разпой формы t четырьмя электродами и с поверхностным
покрытием сложной конфигурации, изготовленным из BaTi03. Авторы полагают,
что с помощью такого прибора могут быть реализованы некоторые сложные
логические функции с высокими скоростями переключения.
Диод Ганна обладает свойствами, позволяющими моделировать свойства
аксона: наличием порога срабатывания, постоянной скоростью
распространения сигнала, невосприимчивостью к последующему входному
сигналу в течение определенного времени (равного времени пролета домена)
после 'подачи предыдущего 'сигнала, формой выходного сигнала, не
зависящей от амплитуды <и формы входного. На то обстоятельство, что диод
Ганна может быть использован в качестве нейристора, было указано впервые
в работе (27]. Поскольку с помощью соединения нейристоров может быть
реализована практически любая логическая схема (так называемая ней-
ристорная матрица), то представляет особый интерес вопрос соединения
диодов Ганна в достаточно сложные ней-ристорные сети. Для осуществления
таких соединений в работе (27] было предложено использовать два емкостных
электрода, расположенных вблизи катодного и анодного контактов.
11.2. Функциональные элементы на основе диодов Ганна
Как отмечалось в гл. 1, при движении домена вдоль образца с переменной
площадью поперечного сечения и (или) переменным профилем легирования
зависимость тока от времени воспроизводит в определенном масштабе профиль
легирования или профиль проводимости образца. Эти свойства
профилированных (или неоднородно легированных) ганновских диодов
позволяют
ЪМГц
200
200
и, в
300
200 100 Ь
300 ' Ш 500 600 V, I a
-ллллл^кхл^
VlV/W/VVH/VH/'AV
12
21 36 SOt,не
8.
Рис. 11.3. Функциональный генератор
с частотой колебаний, перестраиваемой напряжением смещения [28]: ч -
зависимость частоты колебаний от напряжения смещения; б - форма образца;
в - форма колебаний тока при различных напряжениях смещения на образце.
использовать их в качестве генера^ торов колебаний сложной формы. В
качестве примера на рис. 11.3 и 11.4 приведены некоторые из таких
генераторов, предложенных в работах (29, 30].
Рис. 11.4. Функциональные генераторы Ганна с заданной формой колебаний
[30]:
а форма образцов; б - соответствующие зависимости тока от времени.
237
",мг Ц 200
150
100
ZOO
250
Vf,*'
Рис. 11.5. Зависимость частоты от напряжения смещения для образца,
показанного на рис. И.4,а (слева) {30].
Катод
В образце пирамидальной формы, показанном на рис. 11.3, электрическое
поле уменьшается от катода к аноду. Поэтому при сравнительно малых
напряжениях смещения домен может существовать только в той части прибора
вблизи катода, в которой Е>Еа. При повышении напряжения смещения
дрейфовый путь домена увеличивается и соответственно частота колебаний
уменьшается. При дальнейшем повышении напряжения домен достигает анода,
после чего частота колебаний практически перестает зависеть от напряжения
смещения.
На рис. 11.4 показаны гапнов-ские генераторы колебаний тока заданной
формы. В соответствии с. отмеченным выше свойством диодов Ганна форма
колебаний тока в течение пролетного времени воспроизводит профиль
поперечного сечения образца.
Заметим, что при малых напряжениях смещения частота колебаний,
генерируемых прибором, показанным на рис. 11.4,а, слева, падает с ростом
напряжения (аналогично прибору, показанному на рис. 11.3). Когда
напряжение становится достаточно большим для того, чтобы домен достиг
