Все статьи автора в журнале: Олейник Д.Ю.

1. Толстостенное покрытие в диоде Ганна для измерения мощности электромагнитного излучения СВЧ-диапазона

   Thick-walled coating in Gunn diode for measuring of electromagnetic power radiation in microwave range

   Номер: 2023 / 08

   Гречихин Л.И. | Grechihin L.I. | Олейник Д.Ю. | Oleynik D.YU. | Gretchihin@yandex.ruGretchihin@yandex.ru

   Авторы статьи

   Authors

   Гречихин Л.И.

   Grechihin L.I.

   Олейник Д.Ю.

   Oleynik D.YU.

   Gretchihin@yandex.ru

   Gretchihin@yandex.ru

   ---

   Толстостенное покрытие в диоде Ганна для измерения мощности электромагнитного излучения СВЧ-диапазона

    

   УДК 539.2

   DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-8-339-348

    

   Проведен анализ физических основ работы полупроводникового диода Ганна и сформулированы задачи, которые необходимо решить в обоснование основных физических принципов работы такого диода. При подаваемых напряжениях на диод Ганна до 0,6 В, работающего на арсениде галлия или фосфиде индия, в зоне проводимости алюминия появляются свободные электроны вследствие ионизации отрицательных ионов атомов галлия или индия. При напряжениях от 0,6 до 2,0 В свободные электроны в зоне проводимости алюминия возникают вследствие ионизации отрицательных ионов атомов мышьяка, а при напряжениях от 0,6 до 3,0 В — фосфора. Образование отрицательных ионов галлия или индия происходит вследствие захвата электронов непосредственно из основы алюминия, а у отрицательных ионов мышьяка или фосфора — преимущественно вследствие спонтанного перехода электронов из зоны проводимости алюминия и с отрицательных ионов галлия или индия. Электрический ток протекает только по поверхности кристалла арсенида галлия или фосфида индия. Частота колебания электрического тока определяется величиной подаваемого напряжения на диод Ганна и толщиной кристалла арсенида галлия или фосфида индия. Определение мощности СВЧ-сигналов диодом Ганна выполняется путем подачи постоянного напряжения между катодом и анодом, которое обеспечивает частоту колебания тока, равной частоте измеряемого СВЧ-сигнала. Максимальная мощность излучения в СВЧ-диапазоне длин волн, измеряемая диодом Ганна, определяется равенством энергии возмущения электромагнитной волной и энергии сродства к электрону атомов галлия или индия вблизи зоны проводимости алюминия.

    

   ---

   Ключевые слова

   диод Ганна, арсенид галлия, фосфид индия, отрицательные ионы, сродство к электрону, СВЧ-сигнал

   Thick-walled coating in Gunn diode for measuring of electromagnetic power radiation in microwave range

   In the introduction, the analysis of the physical basis for the operation of the semiconductor Gunn diode is carried out and the issues that should be resolved in substantiation of the basic physical principles of this diode operation are stated. At applied voltages of up to 0.6 V to a gallium arsenide or indium phosphide Gunn diode, free electrons appear in the conduction band of aluminum as a result of ionization of negative ions of gallium or indium atoms. At voltages from 0.6 to 2.0 V, free electrons appear in the aluminum conduction band as a result of ionization of negative ions of arsenic atoms, and at voltages from 0.6 to 3.0 V — phosphorus. The formation of negative gallium or indium ions is caused by electron capture directly from the aluminum base, while the formation of negative arsenic or phosphorus ions is mainly due to spontaneous electron transfer from the aluminum conduction band and from the negative gallium or indium ions. Electric current flows only over the surface of a gallium arsenide or indium phosphide crystal. The frequency of electric current oscillation is defined by the voltage applied to the Gunn diode and the thickness of the gallium arsenide or indium phosphide crystal. Determination of the power of microwave signals by the Gunn diode is carried out by applying a constant voltage between the cathode and the anode, which provides the frequency of current oscillation equal to the frequency of the measured microwave signal. The maximum radiation power in microwave wavelengths measured by the Gunn diode is determined by the equality of the electromagnetic wave perturbation energy and the electron affinity energy of gallium or indium atoms in the vicinity of the aluminum conduction band.

   ---

   Keywords

   Gunn diode, gallium arsenide, indium phosphide, negative ions, electron affinity, microwave signal