Исследование динамических и флуктуационных характеристик генераторов на диодах Ганна

• Автор: Орлов, Вячеслав Борисович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Горький
• Количество страниц: 203 c. : ил

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФЛИККЕРНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ В ДИОДЕ

ГАННА

1.1. Введение

1.2. Механизмы возникновения фликкерных флуктуаций концентрации и подвижности свободных носителей в примесных полупроводниках

1.3. Влияние механизма рассеяния носителей тока

на интенсивность флуктуаций проводимости

1.4. Особенности флуктуационного анализа в области сильных электрических полей

1.5. Флуктуации тока горячих носителей в режиме переменного напряжения на образце

1.6. Учет меящолинного рассеяния

1.7. Флуктуационная модель диода Ганна

1.8. Анализ токовых шумов диода Ганна при возбуждении переменным полем

1.9. Экспериментальная проверка модели
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРОВ
НА ДИОДАХ ГАННА
2.1. Введение
2.2. Обзор существующих исследований по динамике ГДГ
2.3. Общая классификация доменных режимов работы диода Ганна во внешнем переменном поле
2.4. Смешанная генерация и ее использование для эффективного умножения частоты внешнего
поля
2.5. Расчет стационарных параметров автоколебания ГДГ в режиме гашения доменов
2.6. Уточненная модель рассасывания ганновского домена и динамика режима гашения
2.7. Анализ параметров стационарного режима и электронной перестройки в режиме 0Н03

2.8. Результаты математического моделирования
режимов работы генератора на диоде Ганна
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ШШУАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРОВ
НА ДИОДАХ Ганна
3.1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований по шумам в генераторах на диодах Ганна
3.2. Расчет флуктуаций автоколебания ГДГ в ган-новской моде
3.3. Методика анализа низкочастотных шумов ГДГ
с учетом обратного влияния СВЧ-поля
3.4. Флуктуационные характеристики ГДГ в доменных режимах
3.5. Анализ низкочастотных шумов в режиме 0Н03
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Генераторы на диодах Ганна (ГДГ) получили широкое распространение в диапазоне СВЧ благодаря своим высоким техническим и эксплуатационным характеристикам: сравнительно большой выходной мощности, широкополосности, низким питающим напряжениям, компактности. Одним из достоинств ГДГ является относительно низкий уровень шумов, что позволяет этому типу приборов конкурировать с лучшими генераторами других типов. При разработке малошумящих высокостабильных систем СВЧ в ряде важных применений (генераторы накачки параметрических усилителей, приемники и передатчики радиолокационных систем, а также в радиорелейной и космической связи) особое значение приобретает учет шумов модуляционного происхождения, особенно заметных вблизи несущей генерируемого сигнала. Важная роль принадлежит здесь флуктуациям частоты, которые приводят, в общем случае, к изменению ширину и формы спектральной линии автогенератора.
Вопросы снижения уровня шума, особенно модуляционного, в генераторах на диодах Ганна остаются среди важнейших задач современной полупроводниковой СВЧ электроники, см., например, [1-3] . Этим определяется актуальность исследования процессов шумообразо-вания в этих приборах, в частности, природы флуктуаций параметров, приводящих к шумам со спектром вида I/1 (фликкер-шум). Вместе с тем, до настоящего времени не создано достаточно полной и строгой теории флуктуационных процессов фликкерного типа в ГДГ. Основные сложности, касающиеся анализа источников низкочастотного шума в диоде Ганна (ДГ), связаны с общей проблемой выяснения природы фликкерных флуктуаций параметров в твердом теле, см., например, обзоры [4-8} , а также работы [9-11]
Корректная флуктуационная модель автогенератора, в частности,

Переходя к относительным флуктуациям, воспользуемся выражением для плотности свободных носителей: л- На . Тогда с учетом (1.6.4) получим:
где ^•окуи-ю . - степень компенсации материала ( 0 4 ^ ^ ^ ); знак определяется типом диффузанта. Очевидно, kx > 1 при любых значениях (типичные
значения составляют Kj, = 3...I0 [iIO] ). Таким образом, компенсация полупроводника приводит к усилению относительного вклада флуктуаций концентрации свободных носителей по сравнению с флуктуациями их подвижности.
Из (1.7.1)-(1.7.3) получим:
Siult) - 2. 2L 31*1 С<«Д » 9 6U*(A.) (1.7.6)
} I
- флуктуации средней дрейфовой подвижности частиц определяются флуктуациями подвижности в обеих долинах. Выражение для спектра флуктуаций проводимости, аналогичное (I.2.I), с учетом междолин-ного рассеяния может быть записано в следующем виде:
W.1 t (1.7.7)
* it
Заметим, что полевая зависимость модуляотонных чувствительностей в (1.7.7) связана только с разогревом носителей в подзонах, а эффекты перезаселения долин учитываются в коэффициентах cLv(£, см. (1.7.4). Результаты расчета eU.j. при выбранной аппроксимации (1.4.3), (I.6.I), (1.6.3) приведены на рис. 1.9. Модуляционные чувствительности Эе.£ и для каждой из подзон опре-