Gann effekti va ko’chkili ko’payish. Reja

II.2. Gann diodining ishlash prinsipi.
Gann diodlari ko'chma radiolokatorlarda, aloqa tizimlarida, shuninGann diodiek mantiqiy elementlar sifatida va boshqa qurilmalarda keng qo'llaniladi. Bir jinsli, n — turli GaAs va InP kristalarida Gann effekti asosini vohalararo o'tish deb ataluvchi davriy tok impulslari hosil bo‘lishiga olib keluvchi o'tish tashkil etadi. Qutbli yarim o'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik zonasi energiyalar oralig'i bilan bir-biridan ajratilgan bir nechta minimumga yoki “vohaga” ega. Soddalashtirish uchun,
o'tkazuvchanlik zonasi bosh voha 1 va ekvivalent voha 2 dan iborat deb hisoblanadi (1-rasm). GaAs uchun ∆ =0,36 eV, ∆ = 1,43 eV.
Elektronlar (kovaklar) effektiv massasi material turiga, kristall tuzilishiga hamda zaryad tashuvchilar energiyasiga bog'liq, chunki kristall panjara xususiy elektr maydoni tezlanishiga ushbu zarrachalar ta’sir etadi. GaAs kristalida elektronlarning yuqori — 2 vohadagi effektiv massasi = 1,2m, pastki voha 1 dagisi esa =0,07m ni tashkil etadi, bu yerda m — vakuumdagi erkin elektronning massasi. Ikkinchi tom ondan, elektronlar effektiv massasi ortgani sayin ularning harakatchanligi µ≈ · qonunga binoan kamayadi,
bu yerda: T —kristalning absolut temperaturasi. Shuning uchun yuqori
voha “ og'ir’' elektronlarining harakatchanligi 100 ,
pastki voha “yengil” elektronlarining harakatchanligi esa 5000 ni tashkil etadi. Shunday qilib, berilgan temperaturada o'tkazuvchanlik zonasida bir vaqtning o'zida “yengil” va “og'ir” elektronlar mavjud. Bolsman taqsimotiga (1.5-formulaga qarang) muvofiq xona temperaturasida elektronlarning ko'p qismi pastki vohada to'planadi.
Agar diodga katta bo'lmagan potensiallar farqi berilsa, unda elektronlarni tezlatuvchi maydon hosil bo'ladi (2-rasmda 1—2 soha).
Elektronlar tezlikka erishadilar va diodda tok hosil bo'ladi. Tok hosil bo'lishida

1-rasm. Gann effektini tushuntiruvchi energetik diagramma.
yuqori voha elektronlarining ulushi, ular konsentratsiyasi kichik bo‘lgani
sababli, hozircha juda kichik.
2-rasm. Dreyf tezlikning elektr maydon kuchlanganligiga bog'liqligi.
Yarimo‘tkazgichga berilgan elektr maydon E ortishi bilan kristall temperaturasi ortadi, shu bilan bir qatorda elektronlaming o'rtacha energiyasi ham ortadi. 3,2 kV/sm ga yetganda GaAs kristali elektronlari potensial to'siqni yengib o'tish uchun yetarli energiya oladilar. Natijada pastki voha elektronlardan bo'shab, yuqoridagisi esa — to‘ladi. Bu jarayon vohalararo o'tish deb ataladi.
E ≥ b o ‘lgan m aydon ta ’sirida (2-rasm , 2 — 3 soha) elektronlarning asosiy qismi pastki vohadan yuqori vohaga o‘tadi. Ushbu o'tish natijasida elektronlarning dreyf tezligi ga teng bo‘lib qoladi va ilgarigiga qaraganda kamayadi, hosil bo'layotgan tok zichligi ham kam ayadi. Elektr m aydon diodga berilgan
kuchlanishga proporsional, dioddagi tok esa elektronlarning dreyf tezligiga proporsional bo'lgani sababli 2-rasmda keltirilgan egri chiziqni diod VAXi sifatida qarash mumkin. Egri chiziqning pastga qarab ketgan sohasida, diod MDQka ega. MDQ mavjudligi, diodga passiv zanjir, masalan, rezonator ulab, tebranishlar generatsiyalovchi yoki kuchaytiruvchi sifatida foydalanish imkonini ochadi. Maydon kuchlanganligi yana ham orttirib borishi bilan dreyf tezlik to ‘yinadi
( ≈ sm/s) (2-rasmda 3—4 soha). Statik rejimda bunday xarakteristika kuzatilmaydi. Diodning vohalararo o'tishlar sodir bo'layotgan ma’lum tor sohasidagina elektr maydon kuchlanganligining bo‘sag‘aviy qiymatiga erishiladi. Ushbu soha hajmiy elektr noharqarorlik sohasi deb ataladi. Yarimo'tkazgich material hajmida har doim kiritmalar konsentratsiyasi kichik bo‘lgan soha mavjud bo'ladi. Ushbu S sohaning qarshiligi atrofidagi boshqa sohalar qarshiligiga nisbatan yuqoriroq bo'lgani sababli undagi elektr maydon kuchlanganligi ga yetadi
(3, a-rasm). Natijada sohada zaryad tashuvchilarning pastki nimzonadan yuqoridagi nimzonaga o'tishi boshlanadi. sohadagi elektronlarning dreyf tezligi kichikroq bo'lgani sababli ular sohadan tashqaridagi elektronlardan orqada qoladilar. Natijada kuzatilayotgan tor sohada elektr domen deb ataluvchi qo‘sh elektr zaryad sohasi vujudga keladi. Domenning chap tom onida sust harakatlanuvchi elektronlar, o‘ng tom onda esa, zaryadlari tez harakatlanuvchi elektronlar bilan kompensatsiyalanmagan, musbat ionlar to'planadi. Domen hosil qilgan maydon birlamchi maydonga qo'shiladi va yangi elektronlarni yuqori nim zonaga o'tishini ta’minlaydi. Domendagi va undan tashqaridagi elektronlar tezliklari tenglashmagunga qadar domen zaryadi uzluksiz ortib boradi. Shuning
uchun stabil domen hosil bo'lishi uchun domen hosil bo‘lish vaqti domenning katoddan anodga uchib o‘tish vaqti = dan kichik bo‘lmog‘i zarur.
Anodga yetgan domen so‘rilib ketadi. Shundan keyin S ~ qatlam da yangi dom en hosil bo'ladi va jarayon takrorlanadi. Domenlarning yo‘qolishi va yangisining hosil bo‘lishi diod qarshiligining o'zgarishi bilan davom etadi, natijada diod toki
tebranishlari kuzatiladi. = bo'lganda diod toki tebranishlari chastotasi f= ga teng, bu yerda, = sm/s, L - yarimo'tkazgich uzunligi. Diodning domenlar hosil qilib ishlash rejimi uchib o'tish rejimi deb ataladi.