Принципи генерації
-
Нехай крім постійної напруги U0 до діода прикладена змінна напруга U частотою f (рис. а). З ростом напруги U відбувається різке збільшення концентрації носіїв в області множення внаслідок експоненціального характеру залежності коефіцієнта ударної іонізації від поля. Однак оскільки швидкість росту концентрації електронів dn/dt пропорційна вже наявній в області множення концентрації n, момент, коли n досягає максимуму, запізнюється по відношенню до моменту, коли максимуму досягає напруга на діод (рис. б). В умовах, коли υs не залежить від поля, струм провідності в області множення Iс пропорцій концентрації n: Ic = enυsS (е - заряд електрона, S - площа діода). Тому крива на рис. б являє собою також і залежність струму Ic в області множення від часу.
|
|
Коли напруга на діоді спадає і концентрація носіїв в області множення різко зменшується, струм на електродах приладу I (повний струм) залишається постійним (рис. в). Згусток електронів що сформувався в області множення рухається через область дрейфу з постійною швидкістю υs. Поки згусток електронів не увійде у контакт, струм через діод залишається постійним (теорема Рамо - Шоклі). З порівняння рис. а і в видно, що напруга, яка подається на ЛПД, коливається практично в протифазі зі струмом, таким чином має місце від'ємний диференціальне опір. Цей опір є частотно-залежним. Час прольоту носіїв через область дрейфу, t =L/υs, де L-довжина області дрейфу, практично дорівнює повній довжині діода. Зміщення фаз між струмом і напругою може бути реалізоване тільки на частоті f =1/t (і на гармоніках). Більш точний розрахунок встановлює співвідношення між f і L: f = pv/L |
|
Залежність напруги (а), концентрації носіїв (б) та струму (в) на ЛПД від часу
|
Типова конструкція лдп
-
Механізм виникнення від'ємного диференціального опору є малосигнальним: коливання спонтанно наростають в резонаторі, налаштованому на відповідну частоту, при подачі на діод досить великого постійного зміщення.
-
На рис.1 і 2 показана типова структура та конструкція ЛПД із структурою р+-n-n+, змонтованого на тепловідводній пластині.
|
|
Структура лавинно-пролітного діода 1 - контактний шар; 2 – область утворення лавини (р-n-перехід); 3 – область дрейфу електронів; 4 - область дрейфу дірок |
|
|
Конструкція лавинно-пролітного діода з мезаструктурою, змонтованої на тепловідводі: 1 - омічний контакт; 2 - сильно легований шар з електронною провідністю (n+- шар); 3 - слабко легований шар з електронною провідністю (n-шар); 4 - сильно легований шар з дірковою провідністю (р+ - шар); 5 - тепловідводна металізована пластина |
