Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левинштейн М.Е. -> "Эффект Ганна " -> 135

Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.

Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна — М.: Советское радио, 1975. — 288 c.
Скачать (прямая ссылка): effektganna1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 129 130 131 132 133 134 < 135 > 136 137 138 139 140 141 .. 159 >> Следующая

получено в {32, с. 131]*)
Здесь координата х отсчитывается от верхней границы пластины по
направлению к теплоотводу.
Выражение (12.25) описывает установление стационарного распределения
температуры при мгновенном включении в момент t=0 источника тепла с
плотностью мощности Q. В начальный момент темпера-
*> При этом расчете пренебрегалось за-Рис. 12.7. Временные зависимости
про- висимостью теплопроводности пластины от
Т.
max
(12.24)
?1 _ У
L2 (2п + J)s
ОО
Xcos (2п+1)вх
¦]}• (12'25)
О 0,г 0,1 0,6 0,8 X/L
тура пластины равна температуре окружающей среды Т0. Положив в (12.25) t-
ти, можно найти распределение температуры в диоде в конце импульса. При
х-0 выражение (12.25) описывает изменение со временем температуры у
верхней границы активного слоя. Результаты расчетов по формуле (12.25)
приведены на рис. 12.7 [32]. Как видно из рисунка, при длительностях
импульса, меньших порядка 0,1 Ь2!%, диод практически можно считать
теплоизолированным. Напро-
филя температуры в активном слое. температуры.
258
тив, при длительности импульса больше или порядка L2/% практически
успевает установиться стационарное распределение температуры.
После выключения импульса начинается охлаждение диода за счет ухода тепла
в теплоотвод. Из физических соображений .понятно, что характерное время
охлаждения диода по порядку величины равно характерному времени L2/%, за
которое тепло распространяется от наиболее нагретой части активного слоя
к теплоотводу. Расчет режима охлаждения, который может быть легко
проделан аналитически [32, с. 131], подтверждает эти соображения.
При работе в импульсном режиме важным параметром является средний за
много импульсов перегрев диода. Для рассмотренного выше случая средний
перегрев определяется средней подводимой к диоду мощностью Q='Qxnflj, где
fB - частота следования импульсов. Средний перегрев диода в плоскости
максимального нагрева можно определить из выражения (12.25), положив х=0,
Q = Qo, t-woo:
n"".1 = 7'. + J?wrk (12-26)
При достаточно коротких импульсах, когда тих/^2<С1, выражение для
максимального перегрева в конце импульса (с учетом среднего перегрева)
можно записать в виде [сравнить с (12.24)]
Тт,~Т-+Ш^' + ^- (12.27)
Используя (12.27) и (12.10), можно, исходя из требования, чтобы
температура Ттах не превышала Тщ,, получить следующий критерий:
№|!_(, + !?) <&???, (12.28)
где tT = L2/%. Используя значения параметров, типичные для GaAs1, из
(12.28) получаем
1+ Щ <6-10"(см-*.с). (12.29)
При физических исследованиях допустимый перегрев диода в течение
импульса, как правило, не должен превышать величину порядка
5°С. В этом случае критерий (12.24) заменяется более жестким
Я(Ли(?о/?*)П + (/^т)/2]<1,5- юз (см-3-с).
Выше, при рассмотрении переходных тепловых характеристик диода, тепловод
считался идеальным, поскольку предполагалось, что нижний конец диода
всегда поддерживается при температуре окружающей среды То. Оценим теперь
условия, при которых это предположение выполняется. Рассмотрим импульс
длительностью около Lz/%. В течение этого времени в теплоотвод поступает
количество тепла P^ QL(L2/%). Это тепло проникает в толщу теплоотвода на
расстояние Lt~L(xt/%)112, где Хт - коэффициент температуропроводности
теплоотвода.
Таким образом, фактически область теплоотвода, примыкающая к диоду,
нагревается на величину ArT~.P/pTsTLT. Учитывая, что при TH~?2//V
величина ATmax^QL2/Ki, получаем
ДГТ ( /C,ps \i/2
Здесь Kt - теплопроводность, рт - плотность, sT - теплоемкость
теплоотвода. Таким образом, величина (^CtPtSt)1/2 характеризует
переходные свойства теплоотвода. Эта величина приведена в табл. 12.1. Из
таблицы видно, что для материалов, практически используемых для
теплоотводов (медь, алмаз), правая часть неравенства (12.30) составляет
около 0,3 ... 0,5. В этом случае переходные характеристики прибора
качественно описываются в приближении идеального теплоотвода.
Рассмотрим теперь, так же как и для непрерывного режима, какая из двух
причин - ударная ионизация или перегрев, ограничивает возможность
получения максимальной мощности от генераторов Ганна, работающих в одном
из пролетных режимов при импульсном смещении. Мы ограничимся случаем
xa<^.tT = L2/%, поскольку при условия работы диода, как уже указывалось
выше, близки к условиям непрерывного режима. Таким образом, используя
полученные ниже критерии, следует каждый раз проверять, выполняется ли
условие
Явный вид соответствующих критериев зависит от соотношения п0 и "кр, а
также от величины f^tT. Рассуждая так же, как и при выводе формулы
(12.18), получаем [см. (7.10а, б)], что ударная ионизация накладывает
более жесткие ограничения в том случае, если выполняются следующие
условия:
ти<С L2/%.
(12.31)
12nA7'Kpps In (пх/п0)
2) f utr 1 j По < /2кр)
1) /н^т 1 > П0 ^'?1ф
- ^-> min
•т- 1 О-ГГ Л Т ПС 1 п [ п .. / п .\
(12.32)
= 1,8-10 Зсм;
(12.33)
Et 1И 81я2с/лкр 1п2 (nx/tio) ?*47'Kpps 4) fntr > 1, п0 > Пкр,
(12.34)
zZ_______ min_________д- [
Предыдущая << 1 .. 129 130 131 132 133 134 < 135 > 136 137 138 139 140 141 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed