Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. Тамаров П.Г. - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

определить с помощью волномера, включенного в схему установки,
6. Рассчитать ширину зон генерации между течками нулевой и
половинной мощности, зная величину оптимального Е
отр
для каждой из
зон, по формулам:
20
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДА ГАННА И ГЕНЕРАТОРА
НА ЕГО ОСНОВЕ
Цель работы: Изучение устройства и принципа действия диода Ганна
и генератора на его основе, а также экспериментальное исследование как
самого диода, так и основных характеристик ганновского генератора,
сопоставлении полученных результатов с выводами теории,
1. Принцип работы диода Ганна
1.1. Физические основы работы диода Ганна
Диод Ганна относится к группе полупроводниковых СВЧ-приборов, в
которых генерация и усиление электрических колебаний вызваны
неустойчивостью объемного заряда в полупроводниковом материале в
сильном электрическом поле. Они не содержат ни р-n-переходов, ни
каких-либо других границ раздела, кроме омических контактов, в которых
используйся только объемные свойства полупроводника.
Условием усиления и генерации электрических колебаний в диоде
является наличие отрицательного дифференциального сопротивления
(ДОС) в образце. Так как плотность тока в объемном полупроводнике
пропорциональна и концентрации носителей тока, и их дрейфовой
скорости, уменьшение плотности тока с ростом напряженности
электрического поля может быть вызвано уменьшением любой из этих
величин. Рассмотрим механизм возникновения ДОС за счет уменьшения
дрейфовой скорости носителей заряда на примере арсенида галлия (GaAs)
n-типа, имеющего сложную структуру энергетической зоны.
На рис, 1.а показана связь энергии электронов в валентной зоне и
49
Построить зоны в координатах
где Р - относительный
уровень мощности. При расчете учесть асимметрию зон (сдвиг обоих
пределах от 0 до 250 В, определить зоны генерации клистрона. Отсчет
номеров зон ведется со стороны больших значений
4. Используя формулу (25), определить номера зон, Величину
При
минимальном значении
Перемещая поршень, добиться уменьшения тока детектора
отметить показания на шкале волномера и по
графику или формуле
найти значение частоты.
Значение
определить по показаниям вольтметра.
5. Изменяя
найти центры зон, где
максимальный.
Установить с помощью аттенюатора, включенного в схему
зазор между двумя долинами равен
Наличие двух долин
можно рассматривать как появление в зоне проводимости двух подзон,
отличающихся подвижностью и эффективной массой электронов (рис,
1.б) Обозначим эффективную плотность состояний в нижнем минимуме
через
эффективную массу электронов в этом минимуме
и
подвижность
Соответствующие величины для верхнего минимума
обозначим через
Концентрация электронов в нижнем и верхнем минимумах равна n
1
и
зоне проводимости GaAs с волновым числом к. Зависимость энергии
от к в зоне проводимости имеет два минимума (долины). Энергетический

Страницы