Диод ганна

)5 Н 01 Ь 47/02 митетТНРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГННТ СССР АНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ Д 4) ДИод(57) Изобр Ганна и мо конструирсСВЧ-генера повышение частоты к жит актив и, при рованы примес стичной ре сильного и Тс.поРДостигаются наличия в акти ной структуры щенной концен 2,указанные цели за счет слое эпитакснальобластей с повый легирующей прииь легирования к полной релаксильного поля трацке и уров водит омена меси,которых эмерне пр(д Домен в такой структуре двигаясь от катода к аноду, будет проходить области с пониженным сопротивлением (повышенной концентрацией примеси) и частично релаксировать (падение напряжения на ДСП будет уменьшаться),. что приведет к росту злег;трического тока через диод. Миновав область повьппеннсго уровня легировчиия, домен вновь попадает в область повьппенного сопротивления (пониженной концентрации легирующей прюеси) и будет деформировать.г гиадение напряжения на АВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТ(2) 31,10 89г, ) Научно-исследовательский инститт полупроводниковых приборов и Сибирский физико-технический институт тпл, В.М.Кузнецова(56) Кэррол Дж. СВЧ-генераторы на горгтчих электронах. 1972, с. 25-40.Заявка Великобритании Ф 1321607, кл. Н 1 К, 1970. Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, а именно СВЧ-приборов на горячих электронах с междолинным переходом носителей заряда, и может быть использовано для увеличения частоты колебаний и выходной мощности,а также для получения сложного СВЧ-сигнала заданной формы.Цель изобретения - повышение частоты генерации в (0+1) раз беэ уменьшения длины активной области и повышение выходной мощности прибора за счет увеличения длины активной части диода Ганна (ДГ),В активном слое эпитаксиальной структуры диода с уровнем легирования Б формируется М (Н) Т) одинаковых слоев с повышенной концентрацией легнрующеТТ примеси, равномерно разнесенных по толщине активного слоя и имеющих кднцентраыию иудовлетворяющую условию ГАННАетение относится к диодам жет быть использовано при анни полупроводниковых оровЦель изобретения ыходной СВЧ-мощности и ебаний. Диод Ганна содерую и две контактные облав активной области сфорои повышенной коицентраЭти слои приводят к чааксации на ннх домена ля. Т з.п, Ф-лы, 1676402цем будет расти), что приведет фуменьшению тока через прибор. В результате описанный процесс движенияДС 11 в активном слое с "модулированной"5концентрацией легцрующей примеси приведет к сложной зависимости тока отвремени. Манипулируя количеством,местоположением, размером и уровнем(формой) легирования областей (области) в активном слое прибора, можноуправлять этой эанисимостью и, на"пример, добиться выделения практически всей выходной мощности ца определенной гармонике, Очевидно, чтопри наличии в активной части прибораодной, двух и т.д. равномерно распределенных по длине активной частиприбора областей повьппецной концентрации примеси (при надлежащем выбо"ре раэмерон и уровня легировацил)практически вся мощность будет ныделяться соответственно на второй, третьей ц т.д. гармониках, т.е. при одинаковой длине активной части прибора1, и прочих равных условиях настоящий диод будет генерировать СВЧ-сигнал практически той же мощности, нос частотой в 2; 3 и т.д. раэ выше, чемс цал 1 сцерцруе й ДГ с той же 1 . 30цо без областей с повышеццым уровнемлегцронация, работающим ца основнойчастоте,Поскольку в настоящих ДГ, по сравнению с ДГ работающими ца основнойЪ35частоте, частота генерации определяется уже це длиной активной области1., а периодом неоднородности е легирования, то, увеличивая длину активной области, цо оставляя период неод-нородности профиля легирования равным прежней длине активной области,на выходе можно получить СВЧ-сигналтой же частоты, но гораздо большеймощности. Т,е. для увеличения выходной мощности толщина активного слоянастоящего диода 1. должна удонлетоворять условию1(М. 1) ) ) 1,где 1, - толщина однородного активного50слоя,т.е. толщина активного слоя ДГ беэфступенек.11 ринедецные вьппе рассуждения наоснове 4 аэических представлений былипроверены расчетным путем, а именнометодом макрочастиц с имитацией актов рассеяния с помощью процедуры Монт Карло. Моделировалась работа и -и-и -структур иэ СаАэ в одномер- Фцом координатном пространстве, длина и -слоев бралась больше длины+обеднения, распределение носителей ца границах расчетной области полагалось ранцонесным макснелловским, концентрация носителей - равной концентрации цонцэиронанной примеси. Рабочее напряжение составляло 3 В, температура решетки 77 К.Расчеты показали, что диод без "ступецьхи" генерирует сигнал с частотой . 100 ГГц, соответствующей обратному времени пробега домена че реэ прибор л 1 О с, Наличие в активной области прибора центральнойступеньки" приводит к появлению дополнительного (по сравнению со случаем без "ступеньки" ) максимуму ца зависимости тска от времени, который соответствует прохождению ДСЛ над "ступенькой", Период колебаний при этом це изменяется, но возрастает амплитуда второй гармоники, Лри увеличении высоты ступеньки до неличиггы и /п=2 амплитуды токовых нмпульагпсон, соотве гствующих прокож,сению ДСЛ цад "ступенькой" и уходу домена в анод, практически сравниваются, т,е. практически вся выходная мощность будет выделяться на нторой гармонике.Таким образом, имея в активнойцобласти одну ступеньку , удалось получить максимальную мощность генерапш на частоте второй гармоники,При этом ограничения на величину ра бочего напряжения такие же, как и для прибора без "ступеньки", поскольку длина активной области не уменьшиласьСледовательно, не уменьшая величину рабочего напряжения и генерируемую мощность, удалось вдвое увеличить частоту генерации.С другой стороны, данный прибор может работать на тех же частотах, что и приборы беэ "ступеньки", но при этом иметь более длинную активную область, а следовательно, и большие рабочее напряжение и генерируемую мощность.Таким образом, для Фиксированной частоты прибор со "ступенькой" будет иметь большие рабочее напряжение и генерируемую мощность, чем прибор беэ "ступеньки".Что касается предельцьи значений протяженности (толщины) слоя пояьшя.цФормула изобретения1, Диод Ганна, содержащий полупроводниковую структуру, включающую активный слой толщины Ь с неодис родСоставитель А.Кабыченков Редактор Т.Зубкова Техред П,олийнык Корректор Л. ОбручарЗакаэ 2825 Тирал 214 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Проиэводственно-иэлательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 16 16402ной концентрации и уровня легировя- ным профилем концентрации лги ирующгй иия ступенек , то как покаэывлютпримеси и два контактных слоя, о трасчеты, можно У 1 верждать, что для ие- л и ч а ю щ и й с я тем, то, с и- полной релаксации ДГН на ступеньке, лью повыше 1 п 1 я частоты ген рации в5перепал напряженности электрического (И+1) раз, активный слой с кс нцепполя иа ней не должен быть больше 2, трацией легирующ й примеси п солерт.е. и перепад концентрации также жит М (К1) одинаковых обллгтей с не должен быть больше 2, повышенной и пграцией легирующейНя протяженность и форму "ступе п примеси, и д, равномерно раэнесгнных нек" никаких жестких условий не на- но толщине а гпвногопоч, ври этом лягается. 1 С и /и( 2.2. Диод Г,1 чн.1 пч и, 1, и т л ии а ющи йя ем, что, с цельюувеличения мцнногти, толщина активного слоя равна 1, принс и 1,(Н Ф 1)