Химия - Осциллистор

28 февраля 2011





полупроводниковый прибор, состоящий из полупроводникового образца, через который протекает электрический ток, помещённого в продольное току магнитное поле и сопротивления нагрузки, включённых последовательно с источником электрического питания.

Впервые это определение дано Ларраби и Стилом в работе «Осциллистор — новый тип полупроводникового осциллятора» .

Название Осциллистор связано с тем, что этот полупроводниковый прибор генерирует высокочастотные электрические колебания, по форме близкие к синусоидальным. В основе работы прибора лежит явление винтовой неустойчивости электронно-дырочной плазмы. Это явление в полупроводниках было открыто Ю. Л. Ивановым и С. М. Рывкиным в 1957 г., которые проводили опыты с образцом, изготовленным из германия в виде стержня с сечением 1.5х1.5 мм и длиной 8 мм с омическими контактами на торцах. Вид вольт-амперных характеристик незначительно отличался от линейного. При комнатной температуре через образцы пропускался постоянный ток. Колебания тока регистрировались как колебания напряжения на сопротивлении, включенном последовательно с образцом. Возникновение колебаний имело пороговый характер: при заданном магнитном поле В колебания возникали только при определенном токе через образец, а при заданном токе — лишь начиная с определенного минимального значения Bmin~1 Тл.

При достаточно строгой параллельности вектора магнитной индукции направлению протекающего тока колебания были близки к синусоидальной форме и имели частоту 10-15 кГц. При отклонении от этой параллельности на угол 10 градусов колебания сильно искажались по форме и уменьшались по амплитуде. Снижение температуры образцов увеличивало амплитуду и частоту колебаний, а их интенсивное освещение приводило к срыву колебаний. Травление поверхности образцов в перекиси водорода способствовало возникновению колебаний. Увеличение тока выше порогового значения, при эаданном магнитном поле увеличивало амплитуду и частоту колебаний. Аналогично, увеличение магнитного поля выше Bmin при заданном токе также увеличивало амплитуду и частоту колебаний, но слабее, чем при изменении постоянного тока через образец.

Таким образом, характер колебаний зависел от целого ряда факторов. Однако во всех случаях увеличение или уменьшение амплитуды колебаний, связанное с любым из условий опыта, приводило соответственно к увеличению или уменьшению их частоты .

Колебания тока в условиях, аналогичных описанным в работе , наблюдались позже в антимониде индия в режиме инжекции и в режиме ударной ионизации.

Значительный объем работ по винтовой неустойчивости в полупроводниках, опубликованных до начала 90-х годов прошлого века, в основной своей доле посвящен закономерностям развития ВН в германиевых образцах. Кремний, являющийся базовым материалом современной электроники, выгодно отличается от германия в практическом плане. Параметры поверхности кремния более стабильны во времени за счет естественного наращивания окисла SiOx, кроме того, разработаны надежные методы искусственной защиты поверхности кремниевых структур. Именно благодаря нестабильности свойств поверхности германия, приборы на основе ВН в германии имели нестабильные во времени параметры. Благодаря более широкой запрещенной зоне рабочая температура кремниевых диодов выше, чем германиевых. Определенные практические выгоды, ожидающиеся от кремниевых приборов с винтовой неустойчивостью, делают актуальными исследования винтовой неустойчивости в кремнии.

Для практического применения необходимы кремниевые структуры в форме стержней, имеющие минимальное расстояние dz между торцевыми инжектирующими контактами. Чем меньше dz, тем меньше магнитный зазор в системе малогабаритных постоянных магнитов, в который помещается полупроводниковая структура, тем больше значение B и тем шире температурный диапазон работы осциллисторного прибора и выше значения частоты и амплитуды осциллисторной генерации при заданном напряжении на осциллисторе.

Детальное исследование кремниевых осциллисторов с набором различных длин в широком интервале температур от 77К до 370 К и в широком интервале магнитных полей от 0 до 3,5 Тл впервые проведено в цикле экспериментальных исследований П. Н. Дробота, выполненных в Томском государственном университете под общим руководством и при научном обсуждении профессора В. И. Гамана.



Просмотров: 1670


<<< Оптрон
ПЗС >>>