Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левинштейн М.Е. -> "Эффект Ганна " -> 87

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 .. 81 82 83 84 85 86 < 87 > 88 89 90 91 92 93 .. 159 >> Следующая

расчета, качественно учитывающая различие между порогом возникновения и
исчезновения домена, была Предложена
J68
в работе ?11]. Однако зависимость тока, протекающего через образец с
доменом, от напряжения не была выражена в работе [11] через физические
параметры диода. Аналитический расчет с учетом этих факторов проделан
(без учета времени формирования и рассасывания домена) в работе [12].
Для наиболее важного случая больших амплитуд переменного напряжения на
диоде (eo^Eo^Et) значения к. л. д. и сопротивления нагрузки RB можно
оценить аналитически, исходя из упрощенной зависимости тока через диод от
времени /(f) (рис. 8.3). Показанная на рис. 8.3 зависимость /(f)
соответствует режиму гашения для случая, когда минимальное поле на диоде
равно Еа. (Этот случай, как будет показано ниже, соответствует значениям
к. п. д., близким к максимальным.) Время формирования домена считается
пренебрежимо малым и предполагается, что ток через образец с доменом не
зависит от напряжения (сравнить с рис. 8.1). Из рис. 8.3 видно, что ток в
пассивную часть периода тп нарастает от величины /" до /г по закону /(f)
= =/(-(h-/") cos (of. Легко показать, что при eo^Et длительность
пассивной части периода мала и при Ea=Ett2 составляет приблизительно
Т_
2гс
Рис. 8.S. Упрощенная форма колебаний тока для режима гашения. ,
При этом амплитуда активной составляющей первой гармоники тока,
находящейся в противофазе с приложенным напряжением,
2 тп
f о ^ {J t /у) ^
¦тЬ /к-
(8.3)
Первая гармоника тока содержит также емкостную составляющую, амплитуда
которой /ос при е0^>Et мала по сравнению с г'о и равна
ж •
f ъп
V т
Et
(h - Ц
(8.4)
Наличие этой составляющей связано со скачком тока при образовании домена.
Постоянная составляющая тока /о практически равна /". Таким образом, к.
п. д. генерации
г'обо г0 _L-|/ Et
4 ~ 2/о?о ^ 21 о ^ |/ ?с
(8.5)
при /""/г/2.
Сопротивление нагрузки
Rn--
eoL
г'о
: 6nRo
/Ео \3/2
ч
t,t
(8.6)
где R0 = LfqrioixiS - сопротивление образца в слабом поле. Формулы (8.5)
и-(8.6) весьма грубо оценивают параметры генерации. При этом значения к.
п. д. оказываются заниженными, а значения RnlRo - завышенными. Однако
качественный вид зависимостей г| (Ео) и Rb/Ro(Eo) при больших Еа
согласуется с результатами численных расчетов.
Наиболее эффективным методом расчета генераторов СВЧ на диоде Ганна
является математическое моделирование с помощью ЭВМ. Преимуществом такого
подхода является, в частности, возможность в широких пределах изменять
параметры диода и внешней цепи, включая и тех из них, которые трудно или
практически невозможно менять экспериментально.
Наиболее детальные расчеты параметров генератора на диоде Ганна,
выполненные с помощью моделирования на ЭВМ, приведены в [8, 13, 14]. В
этих работах используются кривые v (Е), параметры которых
163
заметно отличаются от установленных позднее параметров кривой v(E) в GaAs
(гл. 2). В частности, в этих работах предполагалось, что в области
сильных полей зависимость v(E) имеет возрастающий участок. Использование
такой кривой <о(Е) качественно меняет параметры домена (гл. 3), однако
сравнительно слабо сказывается на зависимости тока через диод от времени,
определяющей параметры генератора. В связи с этим полученные в ([8, 13,
14] результаты качественно правильно описывают работу генератора на диоде
Ганна.
В работе [8] использовалась температурная модель, подробно описанная в §
3.6. В работах [13, 14] использовалась полевая модель, причем
предполагалось, что параметры стабильного домена мгновенно следуют за
напряжением смещения. Время формирования домена задавалось в этой модели
в качестве независимого параметра. Результаты, полученные в [8, 13, 14],
качественно согласуются друг с другом. (Количественные расхождения
связаны, по-видимому, прежде всего с различными кривыми v(E),
использованными при расчетах.) Опишем подробно результаты работ [13, 14],
так как они носят наиболее детальный характер и проделаны с
использованием кривой v(E), обеспечивающей скачок тока при образовании
домена, соответствующий лучшим экспериментальным образцам.
Все расчеты проделаны для диода с L-50 мкм. На рис. 8.4,а приведены
зависимости максимального к. п. д. (оптимальный режим) генератора на
диоде Ганна от легирования диода. Из рисунка видно, что учет времени
формирования домена весьма существен, особенно при малых Ло, когда время
формирования велико. Максимальный к. п. д. (кривая 1) соответствует
значению параметра noL - 5-Ю12 см-2. Наличие максимума на зависимости
т](ио) качественно согласуется с результатами работы [8].
Зависимости выходной мощности от легирования Р(щ) приведены на рис. 8.4,6
для двух значений постоянного смещения E0/Et, равных 7,5 и 3
соответственно.
Рис, 8.4. Зависимость максимального к. п. д. (к. п. д. оптимального
режима) от легирования при f = 2,2 ГГц. 1) Тф = Ю51п0 (с); 2) Тф = 0 (а)
и зависимость генерируемой диодом мощности от легирования при f = 2,2
Предыдущая << 1 .. 81 82 83 84 85 86 < 87 > 88 89 90 91 92 93 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed