İxtisas : Radiotexnika və Telekommunikasiya mühəndisliyi Fənn : İfrat yüksək tezlikli elektron və kvant cihazlar Laboratoriya №4

Download 324.16 Kb.
bet	1/3
Sana	22.05.2023
Hajmi	324.16 Kb.
	#62912

1 2 3

Bog'liq
Ülvi 2
Salam, FH, wefwffe, hjghgfgh, kkkkkllnıkşh, Rəvan, Smnjkckdsnbjkbbjvhxknüvhjkjneçm ncejkjk

Nəzəriyyədən qısa məlumat.

“Azərbaycan Hava Yolları” Qapalı Səhmdar Cəmiyyəti
Milli Aviasiya Akademiyası
Fakültə : Fizika-texnologiya
Kafedra : Radioelektronika
İxtisas : Radiotexnika və Telekommunikasiya mühəndisliyi
Fənn : İfrat yüksək tezlikli elektron və kvant cihazlar

Laboratoriya №4
Mövzu : Hann diodu üzərində yığılmış generatorun tədqiqi

Qrup : 2541a
Tələbə: Kərimov Ülvi
Müəllim : Soltanova Gülər

Bakı-2023

LABORATORIYA İŞİ №4.

Hann diodu üzərində yığılmış generatorun tədqiqi.

İşin məqsədi.

Hann diodlarının iş prinsipi ilə tanış olmaq. Hann diodu üzərində yığılmış İYT generatorun əsas xüsusiyyətlərini və parametrlərini eksperimental olaraq araşdırmaq.

Nəzəriyyədən qısa məlumat.

keçiricilik zonası
Hann diodları (HD) mənfi müqaviməti olan ifrat yüksək tezlikli yarımkeçirici cihazlardır. Hann diodu adətən n-tipli qallium arsenidindən (n-GaAs) hazırlanmış yarımkeçirici strukturdur, tərkibində p-n keçidləri yoxdur (şək. 1.1).

Şəkil 1.1. Hann diodunun quruluşu. Şəkil 1.2. n-GaAs-ın qrup diaqramı .

Strukturun ölçüləri onun istismar şərtlərinə və tələb olunan parametrlərə əsasən seçilir. Sahəsi adətən 0,25· 10^-4 ... 10^-2 sm², qalınlığı 5 ·10^-4 ... 0,1 sm arasında dəyişir.
Xarici təsirlərdən qorumaq və ifrat yüksək tezlikli dövrəyə asanlıqla daxil etmək üçün Hann diodu xüsusi bir qutuya yerləşdirilir.
Hann diodunun mənfi keçiriciliyi, keçiricilik zolağı iki intervala malik olan qallium arsenid üçün xarakterik olan, intervalli elektron köçürməsinin təsiri ilə yaranır (şək.1.2). Termodinamik tarazlıq vəziyyətində, yəni. xarici təsir olmadıqda, aşağı və yuxarı intervallarda n₁ və n₂ elektron konsentrasiyası Boltzman qanunu ilə müəyyən edilir:

(1.1)
burada K = 1,38 10-23 Dj/dər - Boltsman sabitidir; q = 1,6· 10^-19 C - elektronun yüküdür;
GaAs üçün A = 70.

Otaq temperaturunda T=300°K (1.1)-ə uyğun olaraq n₂ _/ n₁ ≈ 7·10^-5, yəni keçiricilik zolağındakı bütün elektronlar aşağı intervalda olacaq.
Dioda tətbiq olunan U gərginliyinin artması ilə sahənin gücü E = U/L
(L diodun uzunluğudur) və keçirici elektronların enerjisi artır, bunun nəticəsində aşağı intervaldan yuxarı intervala keçən elektronların sayı artır (n₂ - artır, n₁ - azalır).

(1.2)
Elektron sürətinin V(E) elektrik sahəsinin gücündən asılılığı şək. 1.3-də göstərilmişdir.

Şək. 1.3. n-GaAs üçün V(E) xarakteristikası.

Elektron sürətinin maksimum olduğu sahənin gücü kritik adlanır. n-tipli GaAs üçün Enop ≈ 3,5 kV/sm.
Sahənin gücü artdıqca elektronların orta sürüşmə sürəti azalır və E>>Enop- da elektron sürəti onların kristal qəfəslə qarşılıqlı təsirinə görə maksimum olur.

(1.3)
Bircins yarımkeçirici üçün sahənin gücü tətbiq olunan gərginliyə
mütənasibdir, cərəyan sıxlığı elektronların orta sürüşmə sürətinə mütənasibdir, ona görə də cihazın I = f(U) volt-amper xarakteristikası V(E) xarakteristikasına bənzəyir.

(1.4)
Düşən hissəyə uyğun bir gərginlikdə, n-tipli qallium arsenid GaAs nümunəsində elektrik cərəyanının kortəbii rəqsləri yaranır. Bu hadisə Hann effekti adlanır. Bu effekt diod strukturunda güclü elektrik sahəsinin domenlərinin formalaşması, hərəkəti və yox olması ilə bağlıdır.
Əgər Hann diodunun strukturunun bəzi sahəsində (şəkil 1.4, a-da kölgəli bölgə) elektrik sahəsi nədənsə (ionlaşmış atomlarının paylanmasının dalğalanmasına görə) orta səviyyədən bir qədər böyük olarsa, bu bölgədə elektronların orta sürüşmə sürəti bir qədər aşağı düşəcək.

c)
Şək. 1.4. DW quruluşu (a), elektron konsentrasiyasının paylanması (b) və domenin formalaşması zamanı elektrik sahəsinin gücü (c).

Buna görə də, katoda daha yaxın olan daşıyıcılar yavaşlamış elektronlara axır, onları yetişdirir və anoda daha yaxın olan elektronlar onlardan qaçmağa başlayır. Beləliklə, mənfi və müsbət yüklərin bölgələri əmələ gəlir və böyüyür və dalğalanma bölgəsindəki elektrik sahəsi də eyni vaxtda böyüyəcəkdir, necə ki düz bir kondansatorun içərisindəki sahə yükün sıxlığının artmasına mütənasib olaraq böyüyür. Sahənin artması ilə dalğalanma bölgəsindən elektronların hərəkəti daha da yavaşlayacaq, yük təbəqələrinin əmələ gəlməsi prosesi güclənəcək və s. Bu zaman diodda gərginlik sabit saxlanılırsa, sahə (və deməli, daşıyıcının sürüşmə
sürəti) dalğalanma xaricində azalacaq. Belə bir təxmini modeldə tarazlıq əmələ gələn elektrik təbəqəsinin sürəti ondan kənarda olan elektronların sürüşmə sürətinə bərabər olduqda yaranacaqdır. Bu vəziyyətdə yüklərin və elektrik sahəsinin paylanması şək.1.4, b, c. göstərilmişdir.
Elektrik sahəsinin yüksək dəyərlərinin bölgəsi güclü sahə domeni adlanır (interval X1 - X 2). Domendəki maksimum sahə 40...100 kV/sm-ə çatır, domendən kənar sahə isə təxminən 1...2 kV/sm-dir.
Adətən yarımkeçirici kristalda yalnız bir güclü sahə domeni görünür.
Həqiqətən, kristala tətbiq olunan gərginliyin bir hissəsi domenə düşür və domendən kənarda elektrik sahəsinin gücü kritik dəyərindən aşağıdır.
Hann diodlarında domen katodun bilavasitə yaxınlığında formalaşır və kristaldan 107 sm/s sürətlə keçərək (domendən kənarda daşıyıcıların sürüşmə sürətinə təxminən bərabər) anoda yaxınlaşır və yox olur. Bundan sonra katodda yeni domen əmələ gəlir və dövr təkrarlanır.

Şək. 1.5. Hann diodundan keçən cərəyanın vaxtdan asılılığı.

Domenin formalaşması dioddan keçən cərəyanın minimum dəyərə düşməsinə səbəb olur ki, bu da domenin katoddan anoda qədər uçuşunun bütün vaxtı ərzində davam edəcək (şək. 1.5).
Rəqs tezliyi domenin uçuş vaxtı ilə müəyyən edilir:
(1.5)
Ən sadə ifrat yüksək tezlikli generator, bir Hann diodu, bir yük müqaviməti və sabit bir gərginlik mənbəyinin ardıcıl olaraq bağlandığı bir dövrə ola bilər. Hann diodunun bu iş rejimi uçuş rejim adlanır. Təcrübədə, aşağı səmərəlilik və tezliyə nəzarətin qeyri-mümkün olması səbəbindən geniş yayılmayıb.
Adətən, Hann diodu üzərində yığılmış generator bir boşluq rezonatorudur ki, müəəyən yerində Hann diodu yerləşdirilib ; bu halda rezonatorun ifrat yüksək tezlikli gərginliyi enerji mənbəyinin daimi gərginliyinə əlavə olunur ki, bu da domenlərin əmələ gəlməsi və yox olması proseslərinə təsir edəcək və nəticədə Hann diodu üzərində yığılmış generatorun rəqs tezliyi rezonator tərəfindən müəyyən ediləcək. Rezonatorun dəyişən gərginliyinin tezliyindən və amplitudundan asılı olaraq formalaşma ləngiməsi, domenin sıxışdırılması prosesləri mümkündür, domenin ümumiyyətlə formalaşmağa vaxtı olmadığı və ya qismən formalaşacağı rejimlər mümkündür. Buna görə də, Hann diodu üzərində yığılmış generatorun tezliyi diodun uçuş tezliyindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər.

Mexanik tezlik tənzimləmə diapazonu yarım oktavaya çatır. Elektron tənzimləmə kiçik– tipikdir, dəyəri 5 ... 90 MHz / V təşkil edir.

Hann diodu üzərində yığılmış generatorun konstruksiyası əsasən iş tezliyi diapazonu ilə müəyyən edilir. Şək. 1.6-da dalğa ötürücü tipli Hann diodu üzərində yığılmış generatorun mümkün konstrusiyalarından biri göstərilib.

Şək. 1.6. Hann diodu üzərində yığılmış generatorun konstrusiyası.

Generatorun rəqs sistemi dalğa ötürücüsünün qısaqapanmış seqmentindən əmələ gəlir. Diod və dalğa ötürücüsünün qısaqapanmış divarı arasındakı məsafə
generatorun rəqs tezliyini müəyyən edir. Təchizat gərginliyi ifrat yüksək tezlikli rəqslərin güc dövrəsinə daxil olmasına mane olan bir kondensatorlu filtr vasitəsilə verilir. Generatorun konstrusiyası dioddan istiliyin çıxarılmasını təmin etməlidir.
Hann diodu üzərində yığılmış generator geniş tezlik diapazonunda (5...100 GHz) enerji təmin edir, çıxış gücü bir neçə yüz millivata çatır.
Hann diodu üzərində yığılmış generatorlar qəbuledicilərin heterodini, ötürücü həyəcanlandırıcılar və parametrik gücləndiricilər üçün nasos mənbələri və
s. kimi geniş istifadə olunur.

Download 324.16 Kb.

1 2 3

Download 324.16 Kb.