генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов
Классы МПК: | H01L29/86 управляемые только изменением электрического тока или электрического потенциала, приложенного к одному или нескольким электродам, по которым проходит выпрямляемый, усиливаемый, генерируемый или переключаемый ток |
Автор(ы): | Квяткевич И.И., Матвеев Ю.А., Обухов И.А., Чернявский А.А., Гладышева Н.Б., Дорофеев А.А., Краева Г.К. |
Патентообладатель(и): | Квяткевич Игорь Иванович, Матвеев Юрий Александрович, Обухов Илья Андреевич, Чернявский Александр Александрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-02-01 публикация патента:
20.06.1998 |
Использование: создание твердотельных полупроводниковых приборов для аппаратуры связи, радиоэлектронной аппаратуры и в медицине. Сущность изобретения: генератор электромагнитных колебаний СВЧ- и КВЧ-диапазонов, в котором активный элемент -преобразователь энергии источника постоянного напряжения в электромагнитные колебания содержит резонансно-туннельную структуру с участком отрицательной дифференциальной проводимости на ее вольт-амперной характеристике. Резонансно-туннельная структура расположена на проводящей подложке и содержит область резонансной проводимости. К ней и к проводящей подложке через омические контакты подсоединен источник постоянного напряжения. Пассивная цепь генератора - резонатор колебаний в виде проводящего слоя подложки. Кратчайшее расстояние между контактом к проводящему слою подложки и областью резонансной проводимости больше, чем отношение проводимости проводящего слоя подложки к абсолютному значению отношения разности плотности токов к разности напряжений в точках экстремума вольт-амперной характеристики области с резонансной проводимостью. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Генератор электромагнитных колебаний СВЧ и КВЧ диапазонов, содержащий источник постоянного напряжения, активный элемент-преобразователь энергии источника постоянного напряжения в электромагнитные колебания, включающий расположенную на подложке с проводящим слоем и содержащую область резонансной проводимости резонансно-туннельную структуру с участком отрицательной дифференциальной проводимости на ее вольтамперной характеристике, причем источник постоянного напряжения присоединен через омические контакты к проводящую слою подложки и резонансно-туннельной структуре, и пассивную цепь - резонатор колебаний, отличающийся тем, что в качестве резонатора колебаний использован проводящий слой подложки, при этом выраженное в см кратчайшее расстояние между омическим контактом к проводящему слою подложки и областью резонансной проводимости резонансно-туннельной структуры больше, чем отношение выраженной с (Ом![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при создании твердотельных приборов для аппаратуры связи, радиоэлектронной аппаратуры и медицинских исследований. Известен СВЧ-генератор шума на лавинно-пролетном диоде (ЛПД), где в качестве активного элемента - преобразователя энергии источника постоянного напряжения в широкополосные электромагнитные колебания СВЧ-диапазона, зависимость которых от времени описывается стационарной случайной функцией, используют мезаструктуру в простейшем случае типа n+-n-p+ на металлизированной теплоотводящей подложке и с верхним (к n+-слою) омическим контактом [1]. Относительно большие размеры мезы, необходимость теплоотводящей подложки и пр. затрудняют использование ЛПД при изготовлении монолитных интегральных схем в рамках планарной технологии. Сильная зависимость входного сопротивления ЛПД от частоты требует изготовления специального развязывающего устройства для подключения к СВЧ-тракту. Известен генератор электромагнитных колебаний на диоде с междолинным переходом электронов (генератор Ганна), где одновременно в качестве пассивной цепи - колебательной системы СВЧ-диапазона и активного элемента - преобразователя энергии источника постоянного напряжения в гармонические колебания СВЧ-диапазона используют снабженную металлическими контактами медным теплоотводом вертикальную n+-n-n+- структуру на основе арсенида галлия или фосфида индия, выращенную на подложке из этих материалов. Генераторы Ганна уступают аналогичным устройствам на ЛПД по мощности, но имеют меньший уровень шума [2]. Относительно большая толщина пролетного n-слоя, большие напряжения питания, особые требования к вопросам изоляции являются недостатками при разработке современных интегральных схем методами планарной технологии. Использование диода Ганна в широкополосных генераторах, требующее громоздкого внешнего устройства, не имеет преимуществ перед генераторами на ЛПД. Известны схемы генераторов электромагнитный колебаний на диоде Эсаки (туннельный диод), где в качестве активного элемента используют заключенный между двумя омическими контактами p-n-переход с очень малой толщиной запирающего слоя [3]. Одним из недостатков этих устройств является необходимость использования метода вплавления для получения узкого p-n-перехода. Известно, что со временем такие переходы деградируют. Устройства на туннельном диоде технологически плохо совместимы с другими элементами микроэлектроники, даже если в качестве материала рассматривать лишь арсенид галлия. Наиболее близким по конструкции к изобретению является генератор электромагнитных колебаний СВЧ - (сверх высокой частоты) и КВЧ - (крайне высокой частоты) диапазонов, содержащий источник постоянного напряжения, активный элемент - преобразователь энергии источника постоянного напряжения в электромагнитные колебания, включающий расположенную на проводящей подложке и содержащую область резонансной проводимости резонансно-туннельную структуру (РТС) с участком отрицательной дифференциальной проводимости на ее вольт-амперной характеристике (ВАХ), причем источник постоянного напряжения присоединен через омические контакты к проводящему слою подложки и резонансно-туннельной структуре, и пассивную цепь - резонатор колебаний. Резонатором является внешнее устройство - волновод или микрополосковая линия [4]. Однако это устройство также имеет недостатки. Частота генерации определяется внешним громоздким устройством - резонатором. Эта частота для основной гармоники не может превышать предельную частоту генерации активного элемента, причем при приближении к этой частоте характеристики устройства ухудшаются. Сказанное относится ко всем упомянутым выше устройствам, общее у которых - использование участка с отрицательной дифференциальной проводимостью (ОДП) ВАХ активного элемента. Для устранения этих недостатков и получения устройства с намного более широким диапазоном рабочих частот при много более высоком значении предельно достижимой частоты с лучшими мощностными показателями и технологически хорошо совместимого с другими активными и пассивными элементами микроэлектроники в генераторе электромагнитных колебаний СВЧ- и КВЧ-диапазонов, содержащем источник постоянного напряжения, активный элемент - преобразователь энергии источника постоянного напряжения в электромагнитные колебания, включающий расположенную на проводящей подложке и содержащую область резонансной проводимости РТС с участком ОДП на ее ВАХ, причем источник постоянного напряжения присоединен через омические контакты к проводящему слою подложки и к РТС, и пассивную цепь - резонатор колебаний, в качестве резонатора колебаний используют проводящий слой подложки, при этом кратчайшее расстояние a между омическим контактом к проводящему слою подложки и областью резонансной проводимости РТС больше, чем отношение проводимости![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113743/2113743-2t.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113301/963.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113037/955.gif)
![генератор электромагнитных колебаний свч и квч диапазонов, патент № 2113743](/images/patents/358/2113002/183.gif)
Класс H01L29/86 управляемые только изменением электрического тока или электрического потенциала, приложенного к одному или нескольким электродам, по которым проходит выпрямляемый, усиливаемый, генерируемый или переключаемый ток