книги из ГПНТБ / Балябин А.Н. Твердотельные приборы СВЧ учеб. пособие

- 60 -

максимального к .п .д . качественно может быть произведено сравнительно просто без учета влияния пространственного заряда носителей-. Допустим, что форма тока в цепи диода чисто прямоугольная, как показано на рис.41 . На рисун-

Рис.41ч Идеализированная форма тока в цепи ЛПД. .

ке приняты следующие обозначения:

Cd~È - момент инжекции подвижных носителей в пролетное пространство;

С О - момент выхода носителей.

Таким образом, угол пролета в пространстве дрейфа можно записать в виде

» ( * , - * . ) ■

Среднее значение мощности генерируемых колебаний для тока и напряжения,изменяющихся так,как показано на

рис.41, может быть представлено выражением

(Jt2

Постоянная'составляющая»тока, представляющего во времени периодические прямоугольные шпульсы'с. амплитудой £ т ,

может быть записана в виде:

61 -

'M

откуда максимальное значение наведенного тока

- 62 -

котором выходная мощность и к.п .д. достигают максималь­ ных значений. Величина к .п .д . быстро возрастает с уве­ личением амплитуда колебаний.

Рис.42. Зависимости нормированной выходной мощности и к.п.д. от величины угла пролета носителей.

Полученныё значения к.п .д . чрезвычайно завышены,

так как при их определении не учтены потери в диоде и влияние пространственного заряда, очень значительное при больших амплитудах.Максимально возможное значение

вееателей щотеянаа, то даа аояучеааа оптимальных значе­ ний ва более шшшш частотах дайна пролетного про­

странства ДЩ должна умеаь®ат4&а пропорционально ^ Вс-лодетвйе-vTopa йроаэрцаошльйо ^/f должно снижаться

дойуетшое евачease йрдаладашемого к диоду постоянно-

Ö

ПО вааріШШа Uj^ , ардаеч вздао*щшая,а следовательно,и Выходная ао'-щаоета буду* уменьшаться пропорционально /£*■•

- 64 «

места их воаникновения и Moxst равняться любому значе­

ДПД со структурой р*- п ~л* в этом отношении

ванимают промежуточное положение. Ширина области лавин­

в полосе частот, примерно равное одной октаве. •

На рис.43 изображены качественные'зависимости от­

рицательной .проводимости от частоты при постоянной плот­

ХМРАТТ -типа, в течение которых амплитуда колебаній

достигает значения, превосходящего напряжение лавинного пробоя диода, благодаря очень высокой доброіности,резо­

нанснойцёпй для 'ХМРЛТТ -sonéöaBvßL. В таком случае

напряженность электрического поля в некоторые моменты времен^ достигает значения £=2.Епр- При таком- зна-.

чительном перенапряжении в области лавинного умножения

(ОЛУ) ’ генерируется' пространственный : заряд’ носителей

.очень вьсокой плотности. Под воздействием поля прост­

ранственного заряда происходит снижение напряженности

поля,, почти до нуля слева-от слоя умножениями увеличе­ ние поля справа■от него до уровня, обеспечивающего

ударную ионизацию. Таким образом-,; под действием прост­

^-•■у^ржёнжяуі^'оф.да через:, даіОд/'гО'Ста^в^

-электронно-дьюоч'яой „пла змы.: высокойк.онцентрации, бдаго- •. даря.укртрррі^;.^од дёрёходапев г состояние *о- бодьгаим -то- - уукрцVпрово.идм'ости.-при' напряжении/йлй.зңом к ѵкудкп'Зат'ем.''. ■: :/нла змёуэкртрагир^^тсяііво^ ізнешнюю:-цепь *’И/дціод-^"НоНвраща:— у-; ется К .первоначальному -.состоянию.. с ..большим' напряжением- р .и практически пояным ртеутствием .тока ' -проводимости.:

^ Васовая-зффекіивность атого;’режима объяснѵяет<гя тём,что

максимальный ток протекает через диод при очень низком напряжении на -нем.

. Рассмотрим более подробно физические процессы н

ЛПД при TRAPATT -колебаниях без учета взаимодей­ ствия диода .с внешней резонансной цепью. Допустимою

~в цепи диода протекает ток проводимости в виде прямо­

к диоду приложено постоянное обратное напряжение, соада—

ющее электрическое поле Е - Еп^ .Ток проводимости прак­

тически равен нулю и представляетсобой ток. насыщения

Следовательно, для поддержания постоянного тока Х0во внешней цепи напряженность.электрического поля будет нарастать с постоянной скоростью:

Щг = ^ з- = const, dt

как изображено на рис.46 .Увеличение напряженности электрического Поля происходит практически без измене­ ния г|орш , так лак влиянием пространственного эаряда в"начальной стадии развития лавинного пробоя на ноле можно пренебречь. В структурах с резкими ступенчатыми переходами типа f t * - p - р Е градиент электрического поля в обедненной области при проколе определяется выражением

л4 - концентрапия акцептосов;

■Q - заряд дырки. ■

Приведенные выражения для градиента электрического поля и тока смещения позволяют определить скорость движения слоя лавинного умножений вдоль диода:

Для обеспечения таких высоких плотностей носителей за- -ряда требуются очень большие значения коэффициентов лавйнйого умноженій.которые могу® быть получены при напряженностях электрического поля в 1,5-2 раза больших, чем £ ф М п я обычйых Лавинно-Пролетных режимов.'

• 'При высоких Плотностях носителей заряда в области • лавинного умножения уже нельзя не учитывать влияния . пространствей&бго варяда на. распределение электричес­ кого поля в диоде. На’рис.47 Изображена идеализирован-