Активный элемент на эффекте ганна,упРАВляЕМый НАпРяжЕНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК H01L47/02 

1

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 контакт и общую монолитную по кристаллической структуре прикатодную область 1.

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

Известен также активный элемент на эффекте Ганна, управляемый напряжением, содержащий активную область и управляк)щий 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.

Пель изобретения - расширение диапа. зона управления частотой и повышение КПД.

Поставленная цель достигается 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 планерный 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 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 превыщает 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 4и, 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 электри: ческого 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 хкатодного 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 выще процесс образования, движения и исчезновения доменов сильного поля, будет повторяться в активном элементе и активная область 1 заполняется движущимися доменами сильного поля. Больщая 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 уменьщается, так как длина пробега домена в активной части 2 увеличивается и соответственно уменьщается частота генерации доменов в активной области 1, с которой снимается сигнал переменного тока. При этом наличие между .активной частью 2 и акт-ивной 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.Танна отпадает необходимость использования для управления частотой генерации внешнего импульсного генератора. Формула изобретения 1. Активный элемент н-а 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 расщирения диапазона управления частотой и повышения КПД, управляющий участок выполнен с сечением, увеличивающемся от общего катодного контакта к анодному контакту участка. о I 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 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, . , 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.

10

Риг. 1