Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
средней части образца с наибольшей площадью поперечного сечения, частота
колебаний скачком уменьшается приблизительно в два раза, поскольку,
миновав среднее сечение, домен будет добегать до анода образца. Благодаря
этому такой образец может быть использован в качестве переключателя
частоты. Экспериментально полученная для образца такой формы зависимость
частоты от напряжения смещения показана на рис. 11.5 [30].
Для диодов планарной конструкции генераторы перестраиваемой частоты могут
быть реализованы при использовании концентрических кольцевых электродов
(рис. 11.6) [31-34]. При такой форме электродов поле, очевидно,
уменьшается от катода к аноду. Поэтому частота падает с ростом
приложенного напряжения, как и в приборе, показанном на рис. 11.3.
1
ю,
го
30
Рис. 11.6. Теоретическая 1 и экспериментальная 2 зависимости частоты
колебаний прибора с кольцевыми электродами от напряокения смещения {34].
Теория работы приборов с кольцевыми электродами, изложенная -в работе
[33], подтверждает простые физические соображения, согласно которым
поведение доменов в таких структурах аналогично их поведению в образцах
пирамидальной формы. На рис. 11.6 экспериментальная зависимость частоты
ко-
238
.Рис. 1L7. Аналого-цифровой преобразователь и-
лебаний от приложенного напряжения сравнивается с результатами
теоретического расчета ,[34]. Эти зависимости относятся х образцам с
ri=4'8,6 мкм, /"2=55,9 мкм, ио = 2,3-1015 см-3, jui = =6500 см2/1В-с.
Образцы были выращены на подложке из полуизолярующего GaAs, легированного
Fe. Толщина активного слоя составляла б мкм.
В работе [32] диоды с кольцевыми электродами исследовались как в
резистивной, так и в резонансной цепи. Расстояние между электродами
составляло приблизительно 15 мкм. С ростом напряжения смещения частота
генерации падала в обоих случаях. При работе в резистивной цепи при
изменении смещения от U=Ut до ?/=2,25?/t частота генерации уменьшалась от
f~'18 до f= =6 ГГц.
Одним из интересных функциональных приборов, которые могут быть выполнены
на диоде Ганна планарной конструкции, является аналого-цифровой
преобразователь, предложенный в работе |1]. На рис. Г1.7 показана
использованная в работе [1] структура. Активный
W 4- ~6 ~~-5
Г fj vb 1/1/
л У 17 АГ h~J
W V Ал~" - 2
!
- 1
-
0 ' 20 W не
Рис. 11.8. Зависимости тока от времена при работе аналого-цифрового
преобразователя в триггерном режиме при различных напряжениях смещения.
Увеличению номера кривой соответствует увеличение напряжения смещения.
слой, имеющий форму "клина" с кодирующими прорезями, был выращен с
помощью эпитаксии на лолуизолирующей подложке. Как и в приборах
пирамидальной формы (рис. 11.3), путь, проходимый доменом, растет с
увеличением смещения. При прохождении доменом кодирующей прорези ток
уменьшается. Соответственно число всплесков тока на один пробег домена
растет с увеличением напряжения смещения. Работа прибора в триггерном
режиме иллюстрируется рис. 11.8, на котором показаны зависимости тока от
времени при различных напряжениях смещения.
В работе [1] отмечается, что важным преимуществом планарных
функциональных ганновских приборов является возможность использовать их в
интегральных схемах. В этой работе для интегральных схем, включающих
ганновские приборы, был предложен термин DOFIC (domain oriented
functional integrated circuits).
Колебания тока заданной формы могут быть получены не только с помощью
профилированных или неоднородно легированных ганновских диодов. Изменения
формы колебаний можно добиться также освещением части дрейфового пути
домена (гл. 5), использованием боковых электродов, применением
специальных схем, наложением на боковую поверхность диодов
профилированных металлических и диэлектрических покрытий и т. д. В работе
[1] отмечалось также, что этого можно добиться за счет локальной
ионизации глубоких доноров полем домена. Данные, приведенные в гл. 7,
показывают, что форма
239
т
Слой KIЖ
диэлектрика. | j
- ! i I ь
HZH3'
R
&
K2
Домен
+•
T
Л I 1 2 / ,
А 1 \ "\ \ ?Тч ' / N I 1
>
Puc. 11.9. Принципиальная схема, поясняющая возможность управления формой
колебания тока с помощью различных типов боковых электродов:
---------- форма колебаний тока при разомкнутых ключах;-------¦---¦
изменение формы
колебаний при замкнутых ключах.
колебаний тока может быть изменена также за счет ударной ионизации зона -
зона.
На рис. 11.9 показана принципиальная схема, поясняющая возможность
управления формой колебаний тока с помощью боковых электродов двух
различных типов.
Электрод, замыкаемый ключом К1, представляет собой емкостной электрод.
Металлическая обкладка этого электрода при замкнутом ключе заземляется.
(Заземленная точка может быть соединена с катодом или анодом либо
непосредственно, либо через резистор - см. гл. 5). При прохождении домена
под емкостным электродом форма тока изменяется. Форма всплеска тока
