Генераторы на диодах Ганна (диоды с медленным переносом)

При движении носителей в п/п кристалле происходит их взаимодействие с решеткой при этом энергия может передаваться только квантом. Так как энергия акустического фонона (который возбуждается зарядом) существенно меньше энергии оптического, то при малых скоростях заряды рассеивают свою энергию на акустических фононах, а при больших на оптических. Подвижные носители заряда переносятся из основной энергетической зоны (где они обладают малой энергетической массой и высокой подвижностью) в боковую энергетическую зону, при этом их энергетическая масса увеличивается, а подвижность уменьшается.

Рис. 2.1.2

Видно, что при увеличении числа носителей n2 средняя скорость Vср. будет уменьшаться, если n1 уменьшается быстрее чем растет энергия E. А значит будет уменьшаться и ток через кристалл.

А

Рис. 2.1.3

Электрическое поле в п/п определяется суммой внешнего (создаваемо внешним напряжением) и внутреннего поля (создаваемого электрическими зарядами внутри п/проводника). Пусть к диоду приложено U создающее напряженность поля близкую к Eкр. Около катодного контакта есть неоднородность, на которой Е > Екр. В этом месте подвижность (V) электронов уменьшилась и к этим замедлившимся е начнут притекать е расположенные ближе к катоду. Образовавшийся объемный заряд начнет увеличиваться, что приведет к еще большему росту поля в домене и расширению области объемного заряда, а так же уменьшению поля вне его. Область объемного заряда будет дрейфовать к аноду под действием внешнего поля. Нарастание ООЗ прекратится, когда его скорость станет равна скорости е вне его. Дойдя до анода, домен исчезает. Поле внутри диода и ток через него возрастает до прежнего значения и процесс повторяется.

Для образования домена необходимо:

1) Высокая концентрация носителей заряда

2) Достаточная длина диода L

;

- диэлектрическая проницаемость;

- диффер.подвижность;

Если n₀L >> n₀Lкр., то домен быстро образуется и медленно движется по диоду – пролетный режим. Если условие не выполняется, то домен не успевает сформироваться и в диоде движутся нарастающие волны ООЗ - режим ограниченного накопления объемного заряда.

Пролетный режим

Режим ОНОЗ

Рис. 2.1.4

Если n₀L < n₀Lкр, то вольтамперная характеристика образца почти повторяет зависимость .В режиме ОНОЗ (1) выше, (2) энергетические характеристики лучше.

Если n₀L >> n₀Lкр., то (1) в момент формирования домена ток резко падает. При уменьшении U наблюдается (2) гистерезис, вызванной тем что для гашения домена Е внутри него должно стать меньше Е _кр
Это две крайности, вообще же в соответствии с установившимся распределением электрического поля различают следующие режимы работы ДМП:

Доменный, ОНОЗ, гибридный, усилительный.

Существует три модификации доменного режима:

Пролетный, с задержкой образования домена, с подавлением (гашением) домена.

Дата добавления: 2014-01-07