Накопление - объемный заряд
Cтраница 3
Однако в последнее время высказаны оригинальные ядеи и наметились новые тенденции, позволяющие преодолеть существующий барьер и значительно повысить мощность СВЧ полупроводниковых приборов. К их числу относятся: создание СВЧ полевых транзисторов, разработка многослойных полупроводниковых структур, использование режима ограниченного накопления объемного заряда ( ОНОЗ) в диодах Ганна и режима TRAPATT в лавинно-пролетных диодах ( ЛПД), создание полупроводниковых приборов, работающих по принципу усилителей бегущей волны. Если эти направления утвердятся в СВЧ полупроводниковой электронике, если полученные результаты перерастут рамки лабораторных исследований, а возможности технологии позволят реализовать их при массовом производстве полупроводниковых приборов, то мы явимся в ближайшем будущем свидетелями нового существенного прогресса в деле создания СВЧ радиопередатчиков. [31]
Между тем один из нас показал еще в 1907 - 1915 гг., что длительное прохождение тока приводит к накоплению объемных зарядов, которые перераспределяют поле внутри диэлектрика. Образование объемных зарядов в электронной закиси меди было обнаружено и изучено Наследовым и Неменовым. Еще большее значение имеет перераспределение потенциала, вызванное химическими неоднородностями. Неправильный учет этих факторов часто приводил к неверным утверждениям относительно соотношения законов Ома и Пуля. [32]
Ударная ионизация з резко неоднородных полях локализуется в областях наибольшей напряженности. При напряжении более низком, чем пробивное, возникает корона, а затем стриммер. Ударная ионизация связана с накоплением объемного заряда еще задолго до пробоя. Она определяет ход процесса даже при сравнительно низких напряжениях. [33]
Конструкция электродов решающим образом определяет условия формирования импульсного напряжения на разрядном промежутке, являющегося для генератора импульсов при ведении дезинтеграции в воде низкоомной нагрузкой. Уменьшение предпробивных потерь и деформации импульса и соответственно улучшение энергетических характеристик разрушения требует максимальной изоляции поверхности высоковольтных электродов. Однако надежность электродов, изолированных по всей длине, при многоимпульсном воздействии недостаточна, т.к. накопление объемного заряда в изоляции и ударные нагрузки приводят к его пробою и разрушению. Поэтому при разработке высоковольтного электрода решают вопросы оптимизации степени изоляции электродов и конструкции изоляции в активной зоне, формы изоляции на границе токовод-нижняя кромка изоляции, применяют методы гашения ударных нагрузок на торец электрода. Эта проблема свойственна как ЭЙ - так и ЭГЭ-устройствам. Специфичная особенность ее решения состоит в следующем. В ЭИ-процессе, реализуемом при уровне напряжения, более чем на порядок превышающем ЭГЭ, и при пробое на фронте импульса, ограничения на величину сопротивления электродной системы для обеспечения требуемых для пробоя параметров импульса напряжения менее жесткие, поэтому менее жесткие требования и к изолированию электрода. [34]
 |
Кривые Пашена для газов. [35] |
В электрическом поле, необходимом для пробоя газа, положительные ионы движутся примерно в 100 раз медленнее, чем электроны, и поэтому накапливаются в промежутке, образуя объемный заряд. Наличие объемного заряда искажает поле, и оказывает существенное влияние на пробой газа даже при плоскопараллельных электродах. В неоднородном поле ( например, в случае электродов игла - плоскость или игла - игла) накопление объемного заряда определяет ход процесса даже при сравнительно низких напряжениях задолго до пробоя, причем ударная ионизация начинается не во всем объеме газа, а локализуется в местах наибольшей напряженности поля. Пробой газа в неоднородном поле характеризуется двумя значениями напряжений: начальным ( коронным) и пробивным. [36]
 |
Зависимость пробивного напряжения воздуха от расстояния между шарами диаметром 25 мм при различных частотах приложенного напряжения. [37] |
На рис. 5 - 33 приведена зависимость пробивного напряжения ( кв) для воздуха в однородном поле от частоты, построенная по данным разных авторов. При данном p - d30 4 см мм рт. ст., на чиная с промышленной частоты до частоты 1 Ю6 гц, величина пробивного напряжения соответствует статическому пробивному напряжению. Это означает, что в этой области частот за время одного полупериода пространство между электродами успевают покинуть даже относительно малоподвижные ионы и накопления объемного заряда не происходит, так как к началу следующего полупериода промежуток полностью деионизи-руется. [38]
Жак Кюри - брат Пьера - видимо, при ближайшем его участии опубликовал в 1888 г. докторскую диссертацию об электрических свойствах изолирующих кристаллов. Тогда, да и долгое время спустя, принято было считать, что затухающие по времени токи в этих кристаллах - результат медленно устанавливающейся диэлектрической поляризациии. Пьер Кюри, выступив на заседании Физического общества, дал совершенно иное толкование, согласно которому токи создавались движением ионов, а затухание тока - накоплением объемных зарядов. [39]
Жак Кюри - брат Пьера - видимо, при ближайшем его участии опубликовал в 1888 г. докторскую диссертацию об электрических свойствах изолирующих кристаллов. Тогда, да и долгое время спустя, принято было считать, что затухающие по времени токи в этих кристаллах - результат медленно устанавливающейся диэлектрической поляризации. Пьер Кюри, выступив на заседании Физического общества, дал совершенно иное толкование, согласно которому токи создавались движением ионов, а затухание тока - накоплением объемных зарядов. [40]
В генераторах СВЧ-колебаний с междолинным переносом носителей заряда используется эффект Ганна. Он заключается в возникновении сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в однородном кристалле полупроводника под воздействием постоянного электрического поля с напряженностью, превышающей некоторое критическое значение. Наиболее полно генерация изучена в GaAs и 1пР, на основе которых изготовлены активные элементы, работающие как в резонансно пролетном режиме, так и в режиме ограничения накопления объемного заряда. [41]
Это предотвращает накопление заряда и сохраняет более или менее однородное поле по всему прибору. Тжим образом, зависимость тока от напряжения для этого режима, известного под названием режима с ограниченным накоплением объемного заряда определяется зависимостью скорости от величины поля, так как ток равен qnv ( E) A, где п - плотность электронов; А - площадь прибора и v ( E) - зависящая от поля скорость дрейфа. Из этого следует, что при отрицательной дифференциальной подвижности у диода появляется отрицательное дифференциальное сопротивление и, следовательно, его можно использовать для усиления. Режим ограниченного накопления объемного заряда имеет то преимущество, что он потенциально пригоден для получения большой выходной мощности на СВЧ. Более того, ожидается, что ганновские диоды с однородным распределением поля из-за более высокой подвижности должны иметь меньшие шумы, чем диоды с неоднородными полями. [42]
В течение той части периода, когда EEnov, у катода формируется домен. При образовании домена ток уменьшается, при рассасывании - увеличивается. Таким образом, существуют колебания тока, период которых определяется не временем пролета домена через диод, а внешним резонатором. Такой режим работы диода Ганна называется режимом ограниченного накопления объемного заряда ( ОНОЗ), в отличие от ранее рассмотренного режима, который называют пролетным. [43]
 |
Кинетика накопления объемного разряда в полиметилметакрилате. 1 зь - 0 1. 2 0 3. 5 0 5. 4 5 кА / см2. [44] |
На рис. 3.21 приведены рассчитанные по соотношению (3.88) характеристики накопления объемного заряда в полиметилметакрилате при облучении электронами с энергией 1 МэВ для различных плотностей тока. Расчет проведен при А 4 10 - 12 с ( Ом - м - Гр); 5 0 7; j3 - 0 02 К 1; с - 750 Дж / ( кг - К); E / SQ - 3 5; EQ - диэлектрическая постоянная вакуума. Полученные зависимости заметно отличаются от таковых для слаботочных пучков. В случае интенсивных пучков не наблюдается насыщения зависимостей накопления объемного заряда. При достаточной длительности импульса электронного тока к моменту его окончания в образце объемного заряда может и не быть, хотя в процессе облучения он приводит к образованию электрических полей с напряженностью, превышающей пробивную. [45]
Страницы: 1 2 3 4