Oscillistor

En oscillistor  är en halvledaranordning som består av ett halvledarprov genom vilket en elektrisk ström flyter, placerad i ett magnetiskt fält längs med den elektriska strömmen och ett lastmotstånd kopplat i serie med en konstant spänningskälla.

Historik

För första gången gavs namnet "oscillist" av Larrabee och Steele i verket "Oscillistor - en ny typ av halvledaroscillator" [1] .

Namnet beror på det faktum att denna halvledarenhet genererar högfrekventa elektriska svängningar som är nära sinusformade. Driften av enheten är baserad på fenomenet spiralformad instabilitet hos elektronhålsplasma . Detta fenomen i halvledare upptäcktes av Yu. L. Ivanov och S. M. Ryvkin 1957, som utförde experiment med ett prov av germanium i form av en stav med ett tvärsnitt på 1,5 × 1,5 mm och en längd på 8 mm med ohmsk kontakter på ändar [2] . Formen av ström-spänningsegenskaper skilde sig något från den linjära. Vid rumstemperatur leddes en likström genom proverna. Strömfluktuationer registrerades som spänningsfluktuationer över en resistor kopplad i serie med provet. Förekomsten av svängningar hade en tröskelkaraktär: för ett givet magnetfält B uppstod svängningar endast vid en viss ström genom provet, och vid en given ström, endast med utgångspunkt från ett visst minimivärde på Tl [2] .

Funktionsprinciper

Med en tillräckligt strikt parallellitet av den magnetiska induktionsvektorn till riktningen för den strömmande strömmen var svängningarna nära sinusformade och hade en frekvens på 10–15 kHz. När man avviker från denna parallellitet med en vinkel på 10°, var svängningarna kraftigt förvrängda i form och minskade i amplitud. En minskning av temperaturen hos proverna ökade svängningarnas amplitud och frekvens, och deras intensiva belysning ledde till svängningarnas sammanbrott. Etsningen av provernas yta i väteperoxid bidrog till uppkomsten av svängningar.

Ökning av strömmen över tröskelvärdet vid ett givet magnetfält ökade svängningarnas amplitud och frekvens. På liknande sätt ökade en ökning av magnetfältet över Bmin vid en given ström också svängningarnas amplitud och frekvens, men i mindre utsträckning än när likströmmen genom provet ändrades.

Således berodde fluktuationernas karaktär på ett antal faktorer. Men i alla fall ledde en ökning eller minskning av amplituden av svängningar i samband med något av experimentets villkor till en ökning eller minskning av deras frekvens [2] .

Strömsvängningar under förhållanden liknande de som beskrivs i [2] observerades senare i indiumantimonid i injektionsläget [3] och i slagjoniseringsläget [4] .

En betydande mängd arbete med spiralformad plasmainstabilitet (HI) i halvledare, publicerad före början av 1990-talet, ägnas mestadels åt regelbundenhet i utvecklingen av HI i germaniumprover. Kisel, som är grundmaterialet i modern elektronik, kan jämföras med germanium rent praktiskt. Parametrarna för kiselytan är mer stabila över tiden på grund av den naturliga tillväxten av {{{1}}} oxid. Dessutom har pålitliga metoder utvecklats för att artificiellt skydda ytan av kiselstrukturer. Det är på grund av instabiliteten hos germaniums ytegenskaper som enheter baserade på HV i germanium hade parametrar som var instabila i tid. På grund av det bredare bandgapet är driftstemperaturen för kiseldioder högre än för germaniumdioder. Vissa praktiska fördelar som förväntas av kiselanordningar med spiralformad instabilitet gör studiet av spiralformad instabilitet i kisel topisk.

För praktisk tillämpning krävs kiselstrukturer i form av stavar med ett minsta avstånd dz mellan ändinsprutningskontakterna. Ju mindre dz, desto mindre är det magnetiska gapet i systemet av små permanenta magneter, i vilket halvledarstrukturen är placerad, desto större induktionsvärde och desto bredare temperaturområde för oscillistanordningen och desto högre frekvens och amplitud av oscillistgenerering vid en given spänning på oscillisten.

En detaljerad studie av kiseloscillistorer med en uppsättning av olika längder i ett brett temperaturområde från 77 K till 370 K och i ett brett spektrum av magnetfält från 0 till 3,5 T utfördes först i serien av experimentella studier av P. N. Drobot, utförs vid Tomsk State University under allmän vägledning och vetenskaplig diskussion av professor V. I. Gaman [5] [6] [7] .

Se även

• Svängningar

Anteckningar

1. ↑ Larrabee RD, Steel MC Oscillator - Ny typ av halvledaroscillator J. Appl. Phys. v.31, N.9 s. 1519-1523 (1960). doi : 10.1063/1.1735885
2. ↑ 1 2 3 4 Ivanov Yu. L., Ryvkin SM  Förekomst av strömsvängningar i germaniumprover placerade i ett elektriskt och longitudinellt magnetfält. // JTF. - 1958. - v. 28. - c. 4. - sid. 774-775.
3. ↑ Bok J., Veilex R. Semi-Conductivite Experiences d'electrons chauds SbIn. Applikation a la realization d'un oscillateur. // CR Acad. Paris. - 1959. - v. 248.-N16. — s. 2300-2302.
4. ↑ Glicksman M., Powlus RA Observationer av elektron - hålströmsklämning i indiumantimonid. // Fysisk. Varv. - 1961. - v. 121.-N.6. - s. 1659-1661.
5. ↑ Gaman VI och Drobot PN Laddningsöverföringsmekanism i kiselbaserade n±π-p+-strukturer med hög renhet // Russian Physics Journal. - 2000. - V. 43. - N7. - s. 558-567
6. ↑ Gaman VI och Drobot PN Tröskelegenskaper hos kiseloscillistorer // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.1. - S.55-60
7. ↑ Gaman VI och Drobot PN -tröskelfrekvens för spiralelektron-hålplasmainstabilitet // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.11. - P.1175-1181