Негатроника. Исторический обзор
В 1958г. Рид [14] предложил использовать для генерации СВЧ мощности диод с многосложной n±p-p– структурой. В этом приборе используется сочетание эффектов лавинного умножения, основанного на ударной ионизации, и времени пролета электронов. Поэтому прибор был назван IMPATT-диод (Impact Avalanche and Transit Time). Однако предложенная им специальная конструкция диода оказалась слишком сложной, ее удалось воплотить в жизнь только в 1964г.
В СССР эти приборы получили наименование «лавинно-пролетные диоды» (ЛПД) и были открыты А.С.Тагером и его сотрудниками в 1959г. [15]. За рубежом первое сообщение о практической реализации ЛПД было опубликовано в 1965 году [16].
Дальнейшим развитием ЛПД является ТРАПАТТ-диод (Траpped Plasma Avalanche-and-Transit Time, что означает «лавинно-пролетный диод с захватом плазмы»). Для реализации ТРАПАТТ-режима, открытого в 1966г. [17], необходимо весьма сложное взаимодействие между прибором и СВЧ схемой. Например ТРАПАТТ-усилитель требует настройки по гармоникам и субгармоникам, а также использования ЛПД-режима для запуска. Несмотря на сложность самого прибора и соответствующей схемы, ТРАПАТТ-диоды играют ведущую роль в фазированных антенных решетках (ФАР), поскольку обеспечивают возможность получения высокой импульсной мощности на СВЧ (>100 Вт), большего коэффициента заполнения (1 .20%), высокого к.п.д. (>25%) и ширины полосы пропускания в усилителях не менее 15%. Однако этим приборам присущи и некоторые недостатки:
процессу ударной ионизации свойственны значительные шумы, поэтому усилители и генераторы на их основе будут также иметь большие шумы;
процесс ударной ионизации требует большей мощности для получения значительных электрических полей.
В 1971г. впервые была получена генерация в СВЧ диапазоне с помощью инжекционно-пролетных диодов (ИПД) [18], теоретические основы работы которого были обоснованы еще в 1954 году Шокли [11]. В ряде публикаций эти диоды получили наименование «БАРИТТ-диоды» (Barrier Injection Transit Time Diodes). Обладая, как и ЛПД, динамическим отрицательным сопротивлением в диапазоне СВЧ, в них не используется режим лавинного умножения носителей и, следовательно, отсутствуют недостатки, присущие ЛПД.
Все выше рассмотренные диоды с отрицательным сопротивлением предназначены для работы в диапазоне СВЧ и способны работать при относительно небольших значениях мощности сигнала и рабочих токах.
На низких частотах большое распространение получили четырехслойные полупроводниковые структуры типа p-n-p-n и их различные модификации, обладающие отрицательным сопротивлением [19]. В основе их работы лежит тиристорный эффект, обусловленный лавинным умножением носителей в закрытом среднем p-n переходе. Наиболее широкое применение получили двухэлектродные p-n-p-n (динисторы) и трехэлектродные (тиристоры) структуры. Кроме того известны тиристоры с управлением по двум входным цепям (тетристоры) и тиристоры с чувствительным и не чувствительным электродом. Наиболее систематические исследования таких тиристорных негатронов проведены С.А.Гаряиновым и Н.Д.Абергаузом. Эти приборы могут работать в усилительном, генераторном и ключевом режимах. Для них характерна большая экономичность по питанию при работе в ключевом режиме, способность коммутировать сигналы большой мощности. Таким образом, теоретически они являются многофункциональными приборами, с помощью которых можно осуществлять широкую унификацию радиоэлектронных устройств. Однако практическая область их применения ограничивается в основном устройствами импульсной техники, что объясняется рядом характерных для них недостатков. К ним относятся: низкая температурная стабильность, повышенная неустойчивость коэффициента преобразования устройств к изменению отрицательного сопротивления, низкая экономичность по питанию при работе в линейном режиме, высокие питающие напряжения и малый частотный диапазон.
Немного больше о технологиях >>>
Ошибка Лоренца
В
физике часто используются очевидные положения, которые представляются
достаточно ясными и не требуют последующего обоснования. Это не всегда оправдано,
поскольку есть случаи, приводящие к парадоксальным следствиям. Тогда приходится
возвращаться к анализу «очевидных положений» ...
Опыты Саньяка, Майкельсона – Гаэля, Миллера
Анализ
результатов опытов Эйхенвальда и Вильсона дает основания утверждать, что, по
крайней мере, в электродинамике движение относительно эфира всегда
сопровождается вполне наблюдаемыми явлениями, соответствующими скорости такого
движения. Не лишенным смысла поэтому оказывается ...
