- •1. Рівняння руху електрона в е/м полі, час та кут прольоту електрона.
- •2. Конвекційний та наведений струми. Теорема Шоклі-Рамо.
- •3. Електростатичний та динамічний методи модуляції електронного пучка.
- •4.Функціональна схема, принцип дії, основні співвідношення, які описують роботу підсилювача на пролітному клістроні. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.
- •5.Функціональна схема, принцип дії, основні співвідношення . Які описують роботу генератора па пролітному клістроні. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.
- •6. Функціональна схема, принцип дії. Основні співвідношення . Які описують роботу помножувача частоти на пролітному клістроні. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.
- •8. Функціональна схема, принцип дії, основні співвідношення, які описують роботу лампи біжучої хвилі типу о. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.
- •9. Функціональна схема, принцип дії, основні співвідношення, які описують роботу лампи зворотньої хвилі типу о. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.(след.Стр.)
- •10.Функціональна схема, принципи дії, основні співвідношення , які описують роботу магнетрона. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.
- •13. Резонаторі системи пролітних клістронів,їх конструктивно технологічні -особливості
- •14. Резонаторні снстемн відбивних клістронів,їх конструктивно-технологічні особливості.
- •15. Резонаторні системи магнетронів,їх конструктивно технологічні особливості
- •16. Системи затримки лампи біжучої хвилі типу о, їх конструктивно-технологічні особливості.
- •17. Системи затримки лампи зворотної хвилі типу о, їх конструктивно-технологічні особливості.
- •18. Системи затримки лампи біжучої хвилі та зворотної хвилі типу м, їх конструктивно-технологічні особливості.
- •19. Фокусуючі системи вакуумних пристроїв нвч, їх конструктивно технологічні особливості
- •Соленоид
- •Постоянные магниты
- •Реверсная магнитная система и мпфс
- •20. Напівпровідникові p-n діоди, їх еквівалентні схеми та параметри, застосування в нвч пристроях та ситемах
- •21. Детекторні та змішувальні нвч діоди, характеристики та застосування
- •22. Конструктивні особливості варакторних діодів та діодів Шотткі, характеристики та застосування
- •23. Конструктивні особливості діода на основі р-і-n структур, характеристики та застосування
- •24. Структура та моделі діода Ганна, умови формування домена, режими роботи
- •25. Функціональні схеми та принципи роботи генераторів на діодах Ганна
- •26. Структура та моделі лавинно-пролітного діода, режими роботи
- •27. Функціональна схема та принцип дії генератора на підсилювача на лавинно-пролітному діоді
- •28. Структура та моделі тунельного діода, режими роботи.
- •29. Функціональна схема та принцип дії генератора та підсилювача на тунеотному діоді.
- •30. Біполярні нвч-транзистори, їх еквівалентні схеми та параметри, застосування в нвч пристроях та системах.
- •31.Польові нвч-транзистори, їх еквівалентні схеми та параметри, застосування в нвч-пристроях та системах
- •32.Принципи побудови та застосування нвч-систем побутового та медичного призначення
- •33. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування поглиначів електромагнітних хвиль
- •34. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування відгалужувачів електромагнітних хвиль.
- •35. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування фазообертачів електромагнітних хвиль.
- •35. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування феритового циркулятора електромагнітних хвиль.
- •36. Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування вимірювальної лінії електромагнітних хвиль.
26. Структура та моделі лавинно-пролітного діода, режими роботи
Лавинно-пролетный диод (ЛПД, IMPATT-диод) — диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Лавинно-пролетные диоды применяются в основном для генерации колебаний в диапазоне СВЧ. Процессы, происходящие в полупроводниковой структуре диода, ведут к тому, что активная составляющая полного комплексного сопротивления на малом переменном сигнале в определенном диапазоне частот отрицательна. На вольт-амперной характеристике лавинно-пролетного диода, в отличие от туннельного диода, отсутствует участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Рабочей для лавинно-пролетного диода является область лавинного пробоя.
Контактный слой
Область образования лавины (p-n переходов)
Область дрейфа электронов
Область дрейфа дірок
Для изготовления лавинно-пролетных диодов используют кремний и арсенид галлия. Такие диоды могут иметь различные полупроводниковые структуры: p+-n-n+, p+-n-i-n+, m-n-n+ (m-n — переход металл-полупроводник), n+-n-p-p+ и другие. Распределение концентраций примесей в переходах должно быть как можно ближе к ступенчатому, а сами переходы — максимально плоскими.
Принцип работы лавинно-пролетного диода рассмотрим на примере p+-n-n+ структуры. Центральная слаболегированная n-область называется базой.
При напряжении, близком к пробивному, обеднённый слой p+—n-перехода распространяется на всю базу. При этом напряжённость электрического поля растет от n-n+-перехода к p+-n переходу, вблизи которого можно выделить тонкую область, в котором напряжённость превышает пробивное значение, и происходит лавинное размножение носителей. Образующиеся при этом дырки утягиваются полем в p+-область, а электроны дрейфуют к n+-области. Эта область называется слоем лавинного размножения. За его пределами дополнительных электронов не возникает. Таким образом, слой лавинного размножения является поставщиком электронов.
При подаче на контакты диода переменного напряжения такого, что в течение положительного полупериода напряжение существенно больше, а в течение отрицательного — существенно меньше напряжения пробоя, ток в слое умножения приобретает вид коротких импульсов, максимум которых запаздывает по отношению к максимуму напряжения приблизительно на четверть периода (лавинное запаздывание). Из слоя умножения периодически выходят сгустки электронов, которые движутся через слой дрейфа в течение отрицательного полупериода, когда процесс генерации электронов в слое умножения прекращается. Движущиеся сгустки наводят во внешней цепи ток, почти постоянный в течение времени пролета. Таким образом, ток в диоде имеет вид прямоугольных импульсов. Этот режим работы диода называется пролётным (IMPATT-диоды). КПД этого режима не превышает 0,3.
Если амплитуда переменного напряжения на диоде достигает значения, примерно равного пробивному напряжению, то в лавинной области образуется столь плотный объёмный заряд электронов, что напряжённость поля со стороны p+-области понижается практически до нуля, а в области базы повышается до уровня, достаточного для развития процесса ударной ионизации. В результате этого процесса слой лавинного умножения смещается и формируется в области базы на фронте сгустка электронов. Таким образом, в области дрейфа образуется движущаяся в направлении n+-области лавина, которая оставляет за собой большое количество электронов и дырок. В области, заполненной этими носителями, напряжённость поля понижается почти до нуля. Это состояние принято называть компенсированной полупроводниковой плазмой, а режим работы лавинно-пролетного диода — режимом с захваченной плазмой (TRAPATT-диоды).
В этом режиме можно выделить три фазы. Первая — образование лавинного ударного фронта, прохождение его через диод, оставляя его заполненным плазмой, захваченной слабым электрическим полем. Ток, текущий через диод в этой фазе, существенно увеличивается из-за дополнительного размножения носителей в базе, а напряжение на диоде за счет образования плазмы снижается почти до нуля. Вторая фаза — период восстановления. База диода в этой фазе наполнена электронно-дырочной плазмой. Дырки из области базы дрейфуют к p+-области, а электроны — к n+-области со скоростью значительно меньшей, чем дрейфовая скорость насыщения. Плазма постепенно рассасывается. Ток в этой фазе остается неизменным. Наступает третья фаза, характеризуемая высоким значением напряжённости поля в диоде и предшествующая новому образованию лавинного ударного фронта. Наибольшую длительность имеет именно третья фаза.
Процессы режима с захваченной плазмой протекают заметно дольше, чем процессы пролётного режима. Поэтому при работе в режиме с захваченной плазмой контур настраивают на меньшую частоту. КПД режима с захваченной плазмой при этом заметно выше КПД пролетного режима и превышает 0,5.
Существует разновидность лавинно-пролётных диодов, работающих в инжекционно-пролётном режиме (BARITT-диоды).