Диод Ганна

Опубликовано 26.01.2010 Ведущий Антон Степанов

Диод Ганна, полупроводниковый прибор, работа которого основана на Ганна эффекте.
Эффект Ганна, явление генерации высокочастотных колебаний электрического тока в полупроводнике, у которого объемная вольтамперная характеристика
имеет N-образный вид, и имеет участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением
Эффект был обнаружен впервые американским физиком Дж. Ганном в 1963 в двух полупроводниках с электронной проводимостью:
арсениде галлия и фосфиде индия
Колебания тока имеют вид серии импульсов. Частота их повторения обратно пропорциональна длине образца.
Эффект Ганна связан с тем, что в образце периодически возникает, перемещается по нему и исчезает область сильного электрического поля, которую называют электрическим доменом.
Домен возникает потому, что однородное распределение электрического поля при отрицательном дифференциальном сопротивлении неустойчиво.
В момент зарождения домена ток в диоде максимален. По мере формирования домена он уменьшается и достигает своего минимума по окончании формирования.
Достигая анода, домен разрушается, и ток снова возрастает. Но едва он достигнет максимума, у катода формируется новый домен. Частота, с которой этот процесс повторяется, обратно пропорциональна толщине слоя полупроводника и называется пролетной частотой. При помещении диода Ганна в резонатор возможны другие режимы генерации, при которых частота колебаний может быть сделана как ниже, так и выше пролетной частоты. Эффективность такого генератора относительно высока, но максимальная мощность не превышает 200-300мВт.
Наряду с арсенидом галлия для изготовления диодов Ганна также используется фосфид индия (до 170 ГигаГц)
на котором и была достигнута наиболее высокая частота колебаний в диодах Ганна - 3 ТерраГц.