Активный элемент на эффекте ганна,управляемый напряжением

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 817819 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.03.79 (21) 2757334/18-25 (51) М.К . (72) А вторы изобретения

Л. Л. Люзе, Р. Б. Бурлаков, В. В. Копылов и И. Л. Блесман (71) Заявитель

Омский государственный уни р

1+4 ( (54) АКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ НА ЭФФЕКТЕ ГАННА, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для создания генератора с электрической перестройкой частоты.

Известен активный элемент на эффекте Ганна, управляемый напряжением, содержащий активный слой полупроводника, обладающего эффектом Ганна и управляющий участок в виде выступа активного слоя, имеющие свои анодные омические контакты, общий катодный омический контакти общую монолитную по кристаллической структуре to прикатодную область (1).

Недостатком этого элемента является низкий КПД, обусловленный тем, что управление частотой осуществляется от внешнего генератора с перестраиваемой частотой. 15

Известен также активный элемент на эффекте Ганна, управляемый напряжением, содержащий активную область и управляющий участок в виде выступающей части активной области, имеющие омические анодные контакты, общий омический контакт катода и общую прикатодную область (2).

Недостатком этого элемента является узкий диапазон управления частотой, а при управлении от внешнего генератора низкий

КПД всего устройства.

Цель изобретения — расширение диапа. зона управления частотой и повышение

КПД.

Поста влепи а я цел ь дости гается тем, что управляющий участок выполнен с сечением, увеличивающемся от общего катодного контакта к анодному контакту участка.

Управляющий участок выполнен в виде сектора кольца.

Кроме того, активная часть управляющего участка выполнена в виде сектора цилиндрического слоя, а омический контакт анода нанесен на ее цилиндрическую поверхность.

На фиг. 1 показан планарный активный элемент с управляющим участком, выполненным в виде сектора круга; на фиг. 2— то же, вид сверху; на фиг. 3 — сечение

А — А на фиг. 2.

Активный элемент на эффекте Ганна содержит активную область 1, активную часть

2 управляющего участка, анодный контакт 3 активной области, анодный контакт 4 управляющего участка, общий катодный контакт 5, щель 6, разделяющую активную область и

817819 управляющий участок, прикатодную .область

7,управляющий участок 8, подложку 9, слои

10 металла омических контактов, высоколегированные слои 11 — 13, металлические слои

14 — 16, слой 17 диэлектрика.

Активный элемент на эффекте Ганна работает следующим образом.

К анодному контакту 3 активной зоны 1 и к анодному. контакту 4 управляющего участка 8 прикладываются от отдельных источников питания такие напряжения относительно катодного контакта 5, при которых напряженность электрического поля по всей активной области 1 и около катодного контакта 5 превышает пороговую величину. При этом в прикатодной области 7 активного элемента образуется домен сильного поля, который затем перемещается в активной области 1 и в активной части 2 от катодного контакта 5 к анодным контактам 3 и 4 и, достигнув щели 6, разделяется на две части.

Так как в активной части 2 управляющего участка 8 площадь поперечного сечения и следовательно напряженность электрического поля уменьшается при удалении от катодного контакта 5, то на определенном расстоянии от него напряженность электрического поля в активной части 2 становится недостаточной для поддержания домена сильного поля. Вследствие этого домен, пройдя это расстояние, исчезает не доходя до анодного контакта 4. В это время домен сильного поля и активной области 1 продолжает свое движение к анодному контакту 3.

После исчезновения домена сильного поля в активной части 2 в ней зарождается около катодного контакта 5 новый домен, который распространяется в поперечном направлении в активную область 1 со скоростью, намного превышающей скорость его дрейфа вдоль электрического поля. Вследствие этого в активной области 1 образуется еще один домен, который перемещается к анодному контакту 3, наряду с ранее образовавшимся доменом.

Рассмотренный выше процесс образования, движения и исчезновения доменов сильного поля, будет повторяться в активном элементе и активная область 1 заполняется движущимися доменами сильного поля.

Большая длина активной области 1, по сравнению с длиной активной части 2, способствует поддержанию в активной области 1 многодоменного режима, так как образование каждого следующего домена не приводит к сильному перераспределению напряжения в активной области 1 и падению электрического поля в ней вне ранее сформированных доменов ниже поддерживающей величины.

Движущиеся в активной области 1 домены сильного поля удалены друг от друга на расстояние, равное расстоянию проходимому доменами в активной части 2. Поэтому частота следования доменов в активной области 1 определяется частотой их следования в управляющем участке 8 и равна ей. При увеличении напряжения на анодном контакте 4 эта частота уменьшается, так как длина пробега домена в активной части 2 увеличивается и соответственно уменьшается частота генерации доменов в активной области 1, с которой снимается сигнал переменного тока. При этом наличие между активной частью 2 и активной областью 1 щели 6, не доходящей до катодного контакта 5, обеспечивает не только разделение домена. сильного поля на две части и независимое движение этих частей домена, но и возможность независимого управления распределением. электрического поля в активной части 2 и следовательно частотой образования доменов в ней.

Таким образом, при работе предлагаемого активного элемента на эффекте Ганна отпадает необходимость использования для управления частотой генерации внешнего импульсного генератора.

Формула изобретения зв l. Активный элемент на эффекте Ганна, управляемый напряжением, содержащий активную область и управляющий участок в виде выступающей части активной области, имеющие омические анодные контакты, общий омический контакт катода и общую прикатодную область, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона управления частотой и повышения КПД, управляющий участок выполнен с сечением, увеличивающемся от общего катодного контакта к анодному контакту участка.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что управляющий участок выполнен в виде сектора кольца, 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что активная часть управляющего участка

4s выполнена в виде сектора цилиндрического слоя, а омический контакт анода нанесен на ее цилиндрическую поверхность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии № 51 — 39515, 5О кл Н 01 L 47/02 (99(5)GO) 1977

2, Заявка Японии № 51 — 39517, кл. Н 01 L 47/02 (99(5) GO), 1976.

817819

Риг. 1

Дуг. Я

11 1l

12!

l

I

2

17

I

"l l "l (J

Pun.

Составитель Л. Смирнов

Редактор Ю. Ковач Техред А. Бойкас Корректор Н. Стен

Заказ 1459/70 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Ра ушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4