Gunn hatás - studopediya
A jelenség a generáló nagyfrekvenciás oszcillációk a villamos áram a félvezető j, amelynek térfogata V karakterisztika N-alakú formában (ábra. 1). A hatást találtunk az első alkalommal az amerikai fizikus J. Gunn (J. Gunn) 1963-ban a két félvezetők a elektronvezetőképességgel :. gallium-arzenid (GaAs) és az indium-foszfid (InP).
Generation akkor történik, amikor az állandó feszültség V, felvisszük egy félvezető minta hossza L, oly módon, hogy az elektromos mező E a mintában egyenlő E = V / l, rejlik bizonyos határokon belül, hogy korlátozza a beeső rész feszültség jellemző j (E), ahol a differenciális ellenállás negatívan. lengések van formájában impulzus sorozat (ábra. 2). Ismétlési frekvencia fordítottan arányos a minta hossza L.
Gunn hatás annak a ténynek köszönhető, hogy rendszeresen előfordul a mintában, mozog és eltűnik régió erős elektromos mező, amely az úgynevezett elektromos tartományban. Domain azért jelentkezik, mert a egyenletes eloszlását az elektromos mező egy negatív differenciális ellenállás instabil.
Tegyük fel, hogy véletlenül történt a félvezető inhomogén eloszlása elektronsűrűség formájában egy dipólus réteg - egy területen a megnövekedett elektronsűrűség, és a többi - csökkent (3. ábra). E területek közötti van töltve egy további mező (mint például a lemezek között egy feltöltött kondenzátor). Ha hozzáadjuk a külső mező E, és a differenciális ellenállás a minta pozitív, r. E. A jelenlegi növekedésével nő mező E, és a jelenlegi belül a réteg nagyobb, mint azon kívül (Dj> 0). Ezért, az elektronok egy régió megnövelt sűrűségű áramlás nagyobb mennyiségben, mint az áramlási bele, ami inhomogenitása keletkezett elmúlik. Ha negatív differenciális ellenállás (a jelenlegi növelésével csökken mező), az áramsűrűség kisebb, ahol a mező több T. E. egy rétegen belül. Kezdetben alakult heterogenitás nem oldja meg, hanem éppen ellenkezőleg, növekszik. Növekszik, és a feszültségesés a dipól réteget, és kiesik (t. K. A teljes feszültség a minta készlet). Végül kialakult elektromos tartományba tér eloszlása és töltéssűrűség amelyek ábrán látható. 4. A területen kevesebb, mint a megállapított küszöbértéket domén E1, hogy az új tartományok nem fordulnak elő.
Mivel a domain által kialakított hordozók - „szabad” elektronvezetőképességgel, ez irányában mozog, a sodródás v sebességgel, közel a driftsebesség a hordozók kívüli domént. Általában, a domain nem játszódik le a mintát, és a katódon. Miután elérte az anód, a domain eltűnik. Mivel a megszűnéséhez domént feszültségesés csökken, és az egész minta maradékát növekszik megfelelően. Ezzel egyidejűleg a jelenlegi növekszik a mintában, amely növeli a területen kívüli tartomány ..; minél közelebb ezen a területen, hogy a területen E1 küszöbérték áramsűrűség megközelíti a maximális jmakc (ábra. 1). Ha a mező egy domain meghaladó E1, a katód kezdődik, hogy egy új domain, a jelenlegi cseppek és a folyamat ismétlődik. N aktuális rezgési frekvencia egyenlő a kölcsönös az idő-domain áthaladó minta: n = v / l. Ez demonstrálja azt a jelentős különbséget a Gunn hatását generáló rezgések másokban. Instruments N-alakú feszültség-áram jelleggörbe, mint például egy lánc egy alagút diódával, ahol a generáció nem kapcsolódik a kialakulását és a mozgás a domén és az oszcillálás frekvenciáját határozza meg kapacitása és induktivitása az áramkör.
A GaAs elektronikusan vezetőképes szobahőmérsékleten, E1
V / cm, domain sebessége v „cm / sec. Jellemzően, a mintát a hossza l = 50-300 um, úgy, hogy a frekvencia a generált rezgések n = 0,3-2 GHz. Domain Méret
10-20 mikron. G. e. volt megfigyelhető, amellett, hogy GaAs és InP, stb, és az elektronikus félvezetők :. Ge, CdTe, ZnSe, InSb, és egy p-típusú Ge.
Ábra. 1. N-obraznaya feszültség jelleggörbe, E - elektromos mező által generált alkalmazott potenciális különbség V, J - áramsűrűség.
Ábra. 2. A áramhullámforma esetén a Gunn jelenség.
Ábra. 3. Fejlesztés elektromos tartományban. Elektronok balról jobbra, szemben a mező E.
Ábra. 4. Az elektromos tér eloszlása E (folyamatos vonal), és a tértöltés R (pontozott vonal) egy elektromos tartományba.
A külső megnyilvánulása a hatás az, hogy létrehoz lengések periodikus egyes kristályok (gallium-arzenid, indium-foszfid, stb) Amikor meghaladó térerősség a kristály egy kritikus értéket. A időszakban előforduló rezgések határozza meg tranzit ideje az elektronok a katód felől az anód. A hatás fedezte fel J .. Gunn. 1965-ben. jött az első generátorok alapján Gunn dióda.
Gunn hatás - ez a mennyiség hatása, generáló oszcillálás előfordul az egész kristály, de nem egy szűk p-n átmenetet. Ezért lehetséges nagyon magas mikrohullámú teljesítmény - rezgések viszonylag kis mennyiségű mikrohullámú - generátor (munka Gunn oszcillátor). Ki hozta létre Gunn generátorok, melyek áramot több kilowatt impulzusmódban és néhány watt folyamatos üzemmódban.
A fizikai mechanizmusa Gunn hatás azzal magyarázható alapján sáv elmélet szilárd. Az érték a kritikus elektromos térerő függ a mágneses mező; egyes esetekben változhat a hatás vagy teljes megszüntetését generációs mikrohullámú - rezgések okozhatják saját mágneses tere átfolyó áram a készüléket.
Alapján ez a hatás általa kifejlesztett számos nagyon hasznos eszközök. Ez a fajta pazlichnogo mikrohullámú generátorok és erősítő emissziós áram stabilizátorok, gyors logikai áramkörök. Lett kifejlesztve, például surround neuristor készülék szimulációs viselkedését idegrostok.
Vissza a tartalomjegyzék: Fizikai jelenségek