Способ преобразования импульсов напряжения

(5 4 С 01 К 31/26 ЙСЕСЩрг -.т 1 ЦфЮЛЖ,ц; ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Физико-технический институтим. А.Ф.Иоффе и Институт физикиполупроводников АН ЛитССР(56) Андерсон Р.Л., Поршэт Д,И,Интегратор наносекундных импульсов.Приборы для научных исследований,1967, 1 ф 12, с. 108-109Агаханян Т.М, и др. Основы наносекундной импульсной техники, - М,:Атомиздат, 1976, с, 134-137,(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВНАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится, в част 1ности, к наносекундной импульснойтехнике. Способ преобразования импульсов напряжения реализован в устройстве, содержащем полупроводниковый элемент с гетероструктурой (ГС)1, помещенный в коаксиальный держатель 2, в разрыве коаксиальной линии и в магнитном поле В, параллельном плоскости гетерограницы 3 и перпендикулярном электрическому полю Е.Преобразуют импульс напряжения с помощью полупроводникового элемента,воздействуют им на ГС 1, увеличиваютамплитуду преобразуемого импульса напряжения до перехода ГС 1 в ниэкоомное состояние, прикладывают к ГС 1постоянное напряжение, не превышающее напряжение низкоомного состояния,воздействуют на ГС 1 магнитным полемпараллельно плоскости гетерограницы,перпендикулярным электрическому полю.Расширяются диапазон длительности импульсов наносекундного диапазона идиапазон амплитуд преобразующего импульса, 6 ил.35 Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно к наносекундной импульсной технике.Цель изобретения - расширение диапазона длительности импульсов нано 5 секундного диапазона и расширение диапазона амплитуд преобразуемого импульса.Сущность способа заключается в следующем.При увеличении электрического поля в полупроводниковом образце возникает отрицательное дифференциальное сопротивление (ОДС), реализуются15 вольт-амперная характеристика (ВАХ) 8-типа и низкоомное состояние (НС). При этом в полупроводниковом элементе, содержащем гетероструктуру с квазидвумерной проводимостью, время 20 спада импульса С определяемое как время достижения образцом волнового сопротивления коаксиальной линии (50 Ом), и, как следствие,прямоугольность формы импульса зависят 25 от величины и направления магнитного поля, Остальные параметры импульса - время задержки перехода в низкоомное состояние 1 и критическое напряжение перехода - в это состояние ц - яе 30 зависят от магнитного поля. При этом .магнитное поле должно быть ориентировано параллельно плоскости гетеро- границы и перпендикулярно вектору электрического поля в образце.На фиг,1-6 представлено графическое пояснение сущности способа.На фиг.1 схематически изображен полупроводниковый элемент с гетеро- структурой 1, помещенный в коаксиальный держатель 2, в разрыве коаксиальной линии и в магнитном поле В, параллельном плоскости гетерограницы 3 и перпендикулярном электрическомуполю Е.45На фиг,2 показана блок-схема измерительной установки, где обозначены наносекундный генератор 4 на основе ртутного реле, линия 5 задержки (ЛЗ - 0,5), делитель 6 (1:10), полупроводниковый элемент 7, переменный аттенюатор 8 (Д 2 - 14), источник 9 постоянного смещения (Б 5-8), осциллограф 10 (С 1-70) и самописец 11 (ПДС-О, 21) .На фиг.З изображены: а) Б-образная вольт-амперная характеристика элемента, участок АБ соответствует низкоомному состоянию, Ц - напряжение низкоомного состояния, У - критическое напряжение перехода элемента в низкоомное состояние; б,в) осциллограммы импульса напряжения наэлементе при разных значениях порогового напряжения У со следующимиобозначениями: 12, 1 - в отсутствиимагнитного поля, 14, 15 - в магнитном поле, выпрямляющем (формирующем)плоскую вершину импульса," ви"ирсщ - соответственно время задержки, время спада, время включения низкоомного состояния, времяпреобразуемого импульса и длительность преобразованного импульса.На фиг,4 изображены осциллограммыпадающего (преобразуемого) импульса:а) отраженного импульса без магнитного поля; б) отраженного импульса вмагнитном поле, выпрямляющем (формирующем) плоскую вершину импульса;в) при приложении к образцу постоянного напряжения ЦЦ,На фиг.5 показана осциллограммаизменения формы отраженного импульсапри изменении магнитного поля: а)В = 0; б) В = 0,7 Тл; в) В=1,35 Тл,На фиг. б представлена иллюстрациянахождения требуемой величины магнитного поля для выпрямления (формирования)плоской вершины импульса, С- времяСЦспада импульса при В = О, 1, - аппроксимированное время спада импульса в магнитном поле. Пересечение прямой 1/йс осью абсцисс дает треобуемое значение магнитного поля, фор-мирующего (выпрямляющего) плоскуювершину импульса для данного элемента(гетероструктуры),П р и м е р. В качестве полупроводникового элемента выбирают гетероструктуру 1 пР/1 п, Са, Аз, выращенную на полуизолирующей подложке1 пР(Ре)ориентации (100), с толщинойслоя 1 пСаАз = 4,5 мкм и концентрацией носителей и = 10см и толщинойслоя 1 пР - 4 мкм и и = 10 смс толщиной подложки = 450 мкм. Омические контакты изготавливают путемвжигания индия в атмосфере водорода,так, чтобы индий контактировал с гетерограницей. Расстояние между электродами составляет = б мм. О наличииквазидвумерной проводимости на гетерогранице судят по осцилляциям Шубникова-де-Гааза в слабых электрических полях прн Т = 4 К и в магнитныхполях до 5 Тл или по наличию анизо 138 б 945тропии СВЧ-шума. Образец в коакси-альном держателе помещается в разрыв коаксиальной линии с волновым сопротивлением 50 Ом и один ее конец за 5 земляется (фиг.1). ВЛХ измеряются путем отдельной регистрации падающего на образец и отраженного от него импульсов напряжения длительностью 10 нс и частотой следования 200 Гц. Измерения проводятся в магнитномполе с индукцией до -.1,4 Тл при комнатной температуре. На образец подается наносекундный импульс, увеличивается его амплитуда и при достижении Б,= 120 В (Б, = 82,5 В, Е3,4 10 В/см) образец переходит внизкоомное состояние после задержки3 нс. По осциллограмме отражен 3ного импульса определяется напряжениенизкоомного состояния У (фиг.З),составляющее 42 В, к образцу прикладывается постоянное напряжение Б 42 Вдля форйирования затяжки импульса до 25- + Т, (фиг.З и 4), после чего на образец воздействуют магнитнымполем и определяют величину В, прикоторой формируется плоская вершинаотраженного импульса (фиг.б и 5).,Находят, что В = 1,35 Тл. Магнитноеполе ориентировано параллельно плоскости гетерограницы и перпендикулярноэлектрическому полю в образце, Приэтом отраженный импульс принимаетпрямоугольную форму (фиг,5), Общаядлительность выходного (отраженногоимпульса= й + , = 17,5 нс (С, =14,5 нс),Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает расширение импульсов по длительности (от 10 до 10 с) и расширяет диапазон преобразуемых импульсов по амплитуде (от 10 до 10-10 В), что превосходит параметры известного способа на несколько порядков. Это позволяет использовать способ преобразования импульсов для получения прямоугольных импульсов с изменением в широких пределах амплитуды и длительности.Формула изобретения Способ преобразования импульсов напряжения, заключающийся в преобразовании импульсов напряжения с помощью полупроводникового элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона длительности импульса наносекундного диапазона и расширения диапазона амплитуд, преобразуемым импульсом напряжения воздействуют на включенную в разрыв коаксиальной линии гетероструктуру с квазидвумерной проводимостью, гетерограница которой расположена параллельно коаксиальной линии, увеличивают амплитуду преобразуемого импульса напряжения до перехода гетероструктуры в низкоомное состояние, прикладывают к гетероструктуре постоянное напряжение, не превышающее напряжение низкоомного состояния, воздействуют на гетероструктуру магнитным полем, параллельным плоскости гетерограницы и перпендикулярным электрическому полю.Тл ель Н.Саришвил остав ехред ердюко каэ 1493/4 Тираж 772 дарственног зобретенийЖ, Рауш писно ВНИИПИ Г по делам13 Ц 35, Г 1 оскв/5 ивводгтвенно-полиграФическо приятие,едактор П.Геред комитета ССС открытий кая наб., д. Корректор С,йекма жгород, ул. Проектная, 4