Исследование влияния саморазогрева и нелинейности характеристик диодов Ганна на их работу в режиме генерации

• Автор: Бабаян, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 118 с. : ил.

С ОДЕ РЖАН И Е
ВВЕДЕНИЕ
I. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГОЧАСТОТНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СВЧ ГЕНЕРАТОРОВ НА ДИОДАХ ГАННА
1.1. Моделирование физических процессов в диодах Ганна в схемах СВЧ
1.1.1. Математическая модель диода Ганна
1.1.2. Эквивалентная схема генератора на диоде Ганна
1.2. Анализ состояния исследования эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ приборах
1.3. Современное состояние исследований эффекта саморазогрева диода Ганна
И. ЭФФЕКТ АВТОДИННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ В СВЧ ГЕНЕРАТОРЕ НА ДИОДЕ ГАННА С НИЗКОЧАСТОТНЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ В ЦЕПИ ПИТАНИЯ
2.1. Экспериментальные исследования эффекта автодинного детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна
2.2. Математическая модель автодинного СВЧ генератора на
диоде Ганна
2.3. Особенности проявления эффекта автодинного детектирования в СВЧ генераторах на диодах Ганна при изменении нагрузки в СВЧ— и НЧ— цепях
III. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ДИОДОВ ГАННА В СЛАБЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ С ЧАСТОТОЙ, МОЩНОСТЬЮ И СИГНАЛОМ АВТОДИННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ
3.1. Математическая модель генератора на диоде Ганна с учетом влияния саморазогрева диодной структуры
3.2. Переходный процесс установления стационарного режима работы генератора на диоде Ганна
3.3. Температурные коэффициенты частоты, мощности, детектируемого тока и модуляционные чувствительности по частоте, мощности и детектируемому току
IV. ВЛИЯНИЕ САМОРАЗОГРЕВА ДИОДОВ ГАННА НА СПЕКТР
ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ГЕНЕРАТОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
К перспективным научным направлениям на стыке современной радиофизики и физики полупроводников можно отнести исследование физических процессов в полупроводниковых элементах, используемых для генерации СВЧ колебаний, таких как биполярные и полевые СВЧ транзисторы, лавинно — пролетные диоды, диоды Ганна и туннельные диоды, с учетом влияния на режим работы генераторов на их основе электродинамических систем, в которых они размещены.
Отличительными особенностями полупроводниковых СВЧ генераторов являются малые габариты, вес, низкая мощность, потребляемая от источника питания, возможность использования одного устройства для обеспечения различных радиофизических функций. К числу физических явлений, использование которых позволяет создать устройства, допускающие совмещение различных радиофизических функций, относится эффект автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ генераторах. СВЧ генераторы, работающие в режиме автодинного детектирования, могут быть использованы для контроля параметров технологических процессов, измерения перемещений, скоростей, ускорений, направления движения движущихся объектов, фотопроводимости, химического состава вещества, влажности, проводимости, диэлектрической проницаемости, толщины слоев металлодиэлектрических структур.
Область практического применения могла бы быть еще более расширена, если бы удалось понизить нестабильность их работы во

П. ЭФФЕКТ АВТОДИННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ В СВЧ ГЕНЕРАТОРЕ НА ДИОДЕ ГАННА С НИЗКОЧАСТОТНЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ В ЦЕПИ ПИТАНИЯ
2.1. Экспериментальные исследования эффекта автодинного детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна
Важной областью применения автодинов является контроль параметров материалов, используемых в радиотехнике и микроэлектронике [116]. Применение эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ генераторах для контроля параметров материалов и структур основано на установлении зависимости величины продетектированного СВЧ — сигнала от параметров контролируемых величин: толщины, диэлектрической проницаемости, проводимости
[53,54,70,117,118].
Использование эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ генераторах позволяет создавать простые в эксплуатации малогабаритные измерители толщины и диэлектрической проницаемости [70,119]. Для многопараметрового контроля с помощью таких приборов используют результаты измерений на нескольких частотах. Осуществление многопараметрового контроля упрощается, если удается проводить измерения в условиях, когда на продетектированный сигнал определяющим образом влияет только один из искомых параметров. Такая ситуация, в частности реализуется, если для измерения толщины и диэлектрической проницаемости диэлектриков в применяются измерители,