Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами
Моделируется лавинно-каскадное усиление в обратно смещенных pn-i-pn структурах в линейном и нелинейном режимах. Исследовано влияние заряда подвижных носителей, концентрации примесных атомов, электрического поля и величины обратного смещения на коэффициент усиления. Оценена резонансная частота GaAs...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10567 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами / К.А. Лукин, П.П. Максимов // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 118-124. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859822187787059200 |
|---|---|
| author | Лукин, К.А. Максимов, П.П. |
| author_facet | Лукин, К.А. Максимов, П.П. |
| citation_txt | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами / К.А. Лукин, П.П. Максимов // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 118-124. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Моделируется лавинно-каскадное усиление в обратно смещенных pn-i-pn структурах в линейном и нелинейном режимах.
Исследовано влияние заряда подвижных носителей, концентрации примесных атомов, электрического поля и величины обратного
смещения на коэффициент усиления. Оценена резонансная частота GaAs pn-i-pn структур. Определено влияние времени жизни
неравновесных носителей тока на величину порогового тока GaAs pn-i-pn структур.
Моделюється лавинно-каскадне посилення в зворот-но зміщених pn-i-pn структурах в лінійному і нелінійному режимах. Досліджено вплив заряду рухомих носіїв, концентрації домішкових атомів, електричного поля і величини зворотного зміщення на коефіцієнт посилення. Оцінена резонансна частота структур GaAs pn-i-pn. Визначено вплив часу життя нерівноважних носіїв струму на величину порогового струму GaAs pn-i-pn структури.
The avalanche-cascade amplification in the reversed bias
pn-i-pn structures in the linear and nonlinear modes is designed.
Influencing of charge of mobile carriers, concentrations of impurity
atoms, electric field and reverse bias on amplification are explored.
Resonance frequency of GaAs pn-i-pn structures is certain. Influence
of lifetime of no equilibrium carrier of current on the size of
threshold current of GaAs pn-i-pn structure is certain.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:26:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
__________
ISSN 1028-821X Радиофизика и электроника, том 13, № 1, 2008, с. 118-124 © ИРЭ НАН Украины, 2008
УДК 539.21:621.382.029
ЛАВИННО-КАСКАДНОЕ УСИЛЕНИЕ ИМПУЛЬСА В PN-I-PN СТРУКТУРЕ С ОБРАТНО
СМЕЩЕННЫМИ P-N ПЕРЕХОДАМИ
К. А. Лукин, П. П. Максимов
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины,
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: Lndes@kharkov.com
Моделируется лавинно-каскадное усиление в обратно смещенных pn-i-pn структурах в линейном и нелинейном режимах.
Исследовано влияние заряда подвижных носителей, концентрации примесных атомов, электрического поля и величины обратного
смещения на коэффициент усиления. Оценена резонансная частота GaAs pn-i-pn структур. Определено влияние времени жизни
неравновесных носителей тока на величину порогового тока GaAs pn-i-pn структур. Ил. 11. Библиогр.: 11 назв.
Ключевые слова: полупроводник, pn-i-pn структура, ударная ионизация, разностный метод, внутреннее усиление.
Впервые исследования физических про-
цессов в обратно смещенных pn-i-pn структурах
с положительной обратной связью были проведе-
ны в работах [1, 2]. В них рассмотрена упрощен-
ная модель pn-i-pn структур, в которой размер i-
области существенно превышал размеры обед-
ненных областей p-n переходов. Это позволило
свести задачу о моделировании физических про-
цессов в структуре к задаче о дрейфовом движе-
нии электронов и дырок в i-области с нелиней-
ными граничными условиями. Один из важных
результатов этих исследований – вывод о прин-
ципиальной возможности использования pn-i-pn
структур для создания на их основе детекторов
частиц с высокой энергией [1] и генераторов хао-
тических колебаний [2]. Результаты этих работ
стимулировали дальнейшее изучение электриче-
ских свойств pn-i-pn структур с положительной
обратной связью по дрейфовому току между p-n
переходами. В работе [3] было численно исследо-
вано внутреннее усиление тока упрощенной мо-
дели pn-i-pn структур [1, 2], а также модели, до-
пускающей несимметричное падение напряжения
на p-n переходах. Настоящая работа является
продолжением этих исследований. В ней метода-
ми конечных разностей моделируется лавинно-
каскадное усиление импульса в pn-i-pn структу-
рах с обратно смещенными p-n переходами в ли-
нейном и нелинейном режимах.
1. Постановка задачи. На рис. 1 приве-
дена схема полупроводниковой pn-i-pn структу-
ры с обратно смещенными ступенчатыми p-n
переходами. Области p1 и p2 легированы приме-
сью акцепторов и имеют соответственно размеры
x2-x1 и x5-x4. Области n1 и n2 легированы приме-
сью доноров, размеры которых равны соответст-
венно x3-x2 и x6-x5; i-область – слаболегированный
(собственный) полупроводник размером x4-x3.
Точка x2=0 принята за начало координат. Точки x2,
x5 - границы раздела p- и n-областей обоих p-n
переходов. Для внутреннего усиления необходимо
существование электрического поля в i-области
структуры. Расчет этого поля выполнен в соот-
ветствии с методикой работы [4].
Рис. 1. Одномерная модель лавинных pn-i-pn структур с внут-
ренней обратной связью (U<0)
В качестве математической модели pn-i-pn
структур используем диффузионно-дрейфовую
модель (ДДМ), исходные уравнения которой
имеют следующий вид [5-6]:
);,(
),(
),(
0
txE
x
tx
Nnp
q
x
E
(1)
);,(
1
pnRJJ
x
J
qt
n
ppnn
n (2)
);,(
1
pnRJJ
x
J
qt
p
ppnn
p
(3)
x
p
qDEqpJ
t
E
J
x
n
qDEqnJ
ppp
nnn ,, 0см
; (4)
,
2
)()(
1
)(1
2
2
R
v
v
dxxJE
dt
Vd
v
dxEJJ
dt
dJ
v
L
n
L
L
см
L
L
st
n
p
n
p
(5)
где E - напряженность электрического поля; φ -
электрический потенциал; J - плотность полного
mailto:Lndes@kharkov.com
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
119
тока; Jn - плотность электронного тока; Jp-
плотность дырочного тока; Jсм - плотность тока
смещения; n - концентрация электронов в зоне
проводимости; p - концентрация дырок в валент-
ной зоне; v
=
vn + vp; vn, vp - скорость электронов и
дырок соответственно;
;,;,
;,0
;,;,
)(
252522
21
121211
ndpa
pn
ndpa
LxxNxxLN
LxL
LxxNxxLN
xN
Na - концентрация примесных акцепторов; Nd -
концентрация примесных доноров; q - абсолют-
ное значение заряда электрона; εε0 - диэлектри-
ческая проницаемость полупроводника; ε0 - ди-
электрическая проницаемость вакуума;
2
1
),()(
n
p
L
L
dxtxEtV - падение напряжения на
pn-i-pn структуре; psnsinst JJJJ - началь-
ная плотность тока; inJ - плотность тока инжек-
ции; psns JJ , - плотность электронного и ды-
рочного токов насыщения соответственно;
R(n,
p) -
скорость рекомбинации электронов и
дырок по формуле Шокли-Рида-Холла [7];
w
dxxRR
0
)( - плотность тока рекомбинации;
pnm
pn
pnpn
E
b
AE
,
,
,, exp)( - коэффициен-
ты ударной ионизации электронов и дырок соот-
ветственно [8]; pn DD , - коэффициенты диффузии
электронов и дырок, которые связаны с подвиж-
ностями pn , соотношениями Эйнштейна
,/ 0nn D ;/ 0pp D ;pn LLw np LL , -
размеры обедненных p- и n-областей p-n пере-
хода.
Дифференциальные уравнения (1)-(3) до-
полняются граничными условиями
;
0),(),,(),(
),,(),(,0),(
222
111
tLEtLEtLE
tLEtLEtLE
npip
ninp
(6)
;
),,()(),(
),,()(),(
),,()(),(
),,()(),(
22
22
11
11
tLJtJtLJ
tLJtJtLJ
tLJtJtLJ
tLJtJtLJ
npsnn
pnipp
npinn
pnspp
(7)
0),(,),(
,),(,),(
222
211
tLVtL
VVtLVtL
np
inp
, (8)
условиями непрерывности на границе раздела p-
и n-областей обоих p-n переходов
),0(),0(
),,0(),0(
5,25,2
5,25,2
txtx
txEtxE
(9)
и начальными условиями
,
)0,(,)0,(
,)0,(
21
1
nspnipsnpi
stp
JtLJJtLJ
JtLJ
(10)
где pini JJ , плотности электронного и дыроч-
ного токов, поступающие из i-области соответст-
венно в p-n переходы.
Для численного решения уравнения ДДМ
нормировались по формуле 0/~ aaa , где a - раз-
мерная величина; a0 -
нормировочный коэффициент
(знак « » над безразмерными величинами опущен),
который равен соответственно В/м,/ 000 LE ;
;,/ В0 qkT м;,/000 iqnL ;,/ с0
2
00 DLt
/см,1
2
0D [3]. Нормированные уравнения ДДМ
(1)-(5) с граничными условиями (6)-(8), условия-
ми непрерывности (9) и начальными условиями
(10) решены численными методами [9-11]. В ал-
горитме решения уравнений ДДМ исключен
диффузионный ток, так как он существенно
меньше лавинного тока [6, 10].
2. Коэффициент усиления. Общий ко-
эффициент лавинно-каскадного усиления pn-i-pn
структур определяется выражением [3]
;
1
21
K
k
kk mmM (11)
;)(exp1
1-
-
'
1
1
1 1
k
L
L
x
L- pnp
k
n
p p
dxdx
m
(12)
,)(exp1
1-
-
'
2
2
2
2
k
L
L
L
x pnn
k
n
p
p
dxdx
m
(13)
где kk mm 21 , коэффициенты k-го акта умноже-
ния в 11 np и 22 np переходах соответствен-
но; K - число актов умножения. Электрическое
поле E, входящее в коэффициенты ударной иони-
зации электронов )(En и дырок )(Ep , нахо-
дится в результате решения системы дифферен-
циальных уравнений (1)-(5). Поэтому коэффици-
ент усиления (11) учитывает влияние заряда под-
вижных носителей на электрическое поле обед-
ненной области p-n переходов. В формулах (11)-
(13) учтено, что в 11 np переходе ударная иони-
зация инициируется дырками, а в 22 np пере-
ходе - электронами (рис. 1). Из выражения (11)
следует, что внутреннее усиление обусловлено
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
120
каскадным умножением лавинного тока в p-n
переходах. Число актов умножения K при за-
данном коэффициенте усиления M определяется,
исходя из компромисса между быстродействием
и шумом лавинно-каскадного умножения в pn-i-
pn структуры.
3. Линейное усиление. Этот режим
происходит при малом заряде подвижных носи-
телей по сравнению с объемным зарядом доно-
ров и акцепторов. Оценим численно величину
лавинного тока, при котором выполняется это
условие. Ударная ионизация в обоих p-n пере-
ходах инициировалась током насыщения. Из
рис. 2 видно, что при токах 002,0/ 0JJ кри-
вые 1 и 2 практически совпадают, а при
002,0/ 0JJ кривые 1 и 2 заметно различают-
ся. Это обусловлено тем, что с течением време-
ни заряд лавинного тока нарастает, поэтому уве-
личивается его влияние на электрическое поле
перехода. В рассматриваемом случае линейное
усиление в Si pn-i-pn структуре происходит при
токах, существенно меньших предельного тока
перехода 0002,0 JJ . Плотность тока со вре-
менем изменяется ступенчатым образом. Такая
зависимость обусловлена положительной обрат-
ной связью по дрейфовому току между p-n пе-
реходами, приводящей к лавинно-каскадному
умножению электронно-дырочных пар в p-n
переходах pn-i-pn структуры.
Рис. 2. Зависимость электронного тока от времени в Si pn-i-pn
структуре с учетом заряда подвижных носителей (кривая 1) и
без учета этого заряда (кривая 2) ( nsd vNJ 10 предельный
ток перехода; nsv скорость насыщения электронов)
На рис. 3 иллюстрируется усиление им-
пульса прямоугольной формы ( 003,0/ 0JJimp ;
нс032,0imp ). Ток насыщения не учитывал-
ся, ударная ионизация инициировалась этим
импульсом. Из рис. 3,а видно, что амплитуда
импульса с течением времени не изменяется
(
-316
1 см10dN ). Это связано с тем, что уси-
ление в структуре компенсируется потерями в
ней (при
-316
1 см10dN импульс затухает). С
увеличением концентрации примесных атомов
амплитуда импульса растет (рис. 3,б). Это обу-
словлено увеличением электрического поля при
повышении aN и dN [4, 5]. Соответственно
увеличивается коэффициент умножения и рас-
тет лавинный ток.
а)
б)
Рис. 3. Зависимость тока проводимости от времени для GaAs
pn-i-pn структуры с различной концентрацией примесных
атомов: а) - -316
1 см10dN ; б) - -316
1 см10075,1dN
(
-316
1 см105dN ; ;12 da NN ;12 ad NN 7845,0/ avUU )
Известно, что при увеличении величины
обратного смещения растет электрическое поле и
увеличивается ширина обедненной области p-n
перехода [5-8]. На рис. 4 представлено усиление
импульса прямоугольной формы при двух зна-
чениях обратного смещения (параметры импуль-
са такие же, как и выше). Отсюда следует, что
увеличение обратного смещения на структуре
приводит к росту лавинного тока. Это обусловле-
но ростом коэффициентов умножения pn ,
вследствие увеличения электрического поля.
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
121
а)
б)
Рис. 4. Зависимость лавинного тока 0/ JJn от времени t для
различного напряжения на GaAs pn-i-pn структуре:
а) - 787,0/ avUU ; б) - 788,0/ avUU
4. Нелинейное усиление. В этом режиме
учтем заряд подвижных носителей и рекомбинаци-
онные процессы в pn-i-pn структуре. Кроме того,
для определения полного тока используем вместо
уравнения (5) уравнение смJJJJ pn , в ко-
тором см,, JJJ pn находились по формуле (4).
В статическом режиме GaAs pn-i-pn
структуры с течением времени амплитуда плот-
ности тока насыщается (рис. 5). Насыщение ам-
плитуды плотности тока обусловлено влиянием
заряда подвижных носителей на электрическое
поле p-n переходов [5, 6]. Время насыщения и
величина амплитуды зависят от напряжения на
p-n переходах структуры – чем выше напряже-
ние, тем больше электрическое поле и коэффици-
енты ионизации электронов и дырок. При боль-
ших коэффициентах ионизации лавинный ток
быстро увеличивается, поэтому меньше время
насыщения и выше амплитуда плотности тока.
На каждом акте усиления форма импульса
изменяется - происходит расширение заднего
фронта. Это обуславливает появление постоянного
тока (рис. 6). В результате рекомбинации дырок в
i-области структуры амплитуда и длительность
импульса уменьшаются, а постоянная составляю-
щая тока исчезает (рис. 7). Из рисунка следует, что
изменением времени жизни неравновесных носи-
телей тока возможно регулировать пороговый ток.
Рис. 5. Усиление прямоугольного импульса длительностью
нс12,0 и амплитудой 2А/см44,1А в статическом режи-
ме GaAs pn-i-pn структуры с различным напряжением на p-n
переходах avUU / ( -317
1 см103aN , -317
1 см107,0dN ,
;12 da NN ;12 ad NN В3,16avU )
Рис. 6. Влияние лавинно-каскадного умножения в 22 np
переходе на форму импульса (кривая 1 – входной импульс,
кривая 2 – выходной импульс)
Рис. 7. Влияние рекомбинационных процессов в i-области
pn-i-pn структуры на форму импульса (кривая 1 – входной
импульс, кривая 2 – выходной импульс)
Из рис. 8 видно, что при рекомбинации
дырок в i-области структуры импульсы не слива-
ются (кривая 1). Это объясняется тем, что расши-
рение импульса при усилении компенсируется
сужением его при рекомбинации. В отсутствии
рекомбинационных потерь импульсы сливаются,
образуя постоянный ток (кривая 2). В обоих слу-
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
122
чаях амплитуда импульса ограничена зарядом
подвижных носителей.
Рис. 8. Влияние рекомбинационных процессов на усиление пря-
моугольного импульса длительностью 0,023 нс и амплиту-
дой 2А/см44,1А в GaAs pn-i-pn структуре ( 79,0/ avUU )
Оба режима, линейный и нелинейный,
хорошо видны на вольтамперной характеристике
структуры (рис. 9). Эта характеристика имеет два
участка, разделенные точкой излома 2. На участ-
ке I (до точки 2) происходит линейное усиление
импульса, на участке II – нелинейное (см. рис. 2).
Рис. 9. Вольтамперная характеристика GaAs pn-i-pn струк-
туры с резкими симметричными p-n переходами различной
степенью легирования (кривая 3 -
-317
1 см109,2aN ; кри-
вая 4 -
-317
1 см109,1aN ; кривая 5 -
-317
1 см109,0aN ;
;11 da NN ;22 da NN ;12 dd NN )
Точка излома 1 характеризует начало ла-
винного процесса, ее существование на вольтам-
перной характеристике отмечено в работе [5].
Точка 2 характеризует развитый лавинный про-
цесс, при котором лавинный ток сравним по ве-
личине с предельным током перехода. В этом
случае происходит компенсация заряда примес-
ных атомов зарядом подвижных носителей, что
приводит к снижению электрического поля и ог-
раничению лавинного тока. Снижение лавинного
тока при уменьшении концентрации примесных
атомов (кривые 3-5) обусловлено тем, что при
уменьшении концентрации примеси их заряд
также уменьшается и требуется меньший заряд
подвижных носителей для его нейтрализации.
5. Резонансная частота pn-i-pn структур.
Эта частота обусловлена внутренним лавинно-
каскадным усилением в структуре. В общем слу-
чае резонансная частота определяется временем
дрейфа электронов et и дырок ht в pn-i-pn струк-
туре и временем протекания ударной ионизации в
слоях умножения 1avt и 2avt обоих p-n переходов.
Усиление импульса в pn-i-pn структуре характер-
но низким смещением на обоих p-n переходах
( avUU ). При низком напряжении коэффициент
умножения мал, а время дрейфа носителей тока
велико. Поэтому временем протекания ударной
ионизации по сравнению со временем дрейфа но-
сителей в структуре можно пренебречь. В этом
случае резонансная частота определяется време-
нем дрейфа носителей в структуре
,)(
1
21
pini
pini
i
psns
psns
pn
vv
vv
d
vv
vv
wwf (14)
где 21, pn ww - размеры 21, pn областей.
В i-области структуры электроны и дыр-
ки дрейфуют в слабом электрическом поле. Их
скорость пропорциональна электрическому полю
Ev nni и Ev ppi ( pn , - подвижности
электронов и дырок соответственно). Следова-
тельно, резонансная частота pn-i-pn структур
есть функция напряженности электрического по-
ля iE и ширины i-области id . Она растет с уве-
личением дрейфовой скорости носителей тока и
уменьшением id .
Согласно рис. 1, электроны движутся в по-
ложительном направлении оси абсцисс, а дырки - в
противоположном. Из рис. 10 видно, что время
дрейфа электронов и дырок в i-области значительно
превышает время их дрейфа в 2p - и 1n -
областях.
Резонансная частота Tf /1 GaAs pn-i-pn
структуры определяется временем дрейфа носи-
телей тока и в данной структуре равна 28,5 ГГц.
Рис. 10. Дрейф электронов и дырок в GaAs pn-i-pn структуре
( м/c;102,1 4
niv м/c;107,5 2
piv 786,0/ avUU ;
В57,63avU )
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
123
6. Пороговый ток. В отсутствие сигнала
ударная ионизация в p-n переходах инициируется
током насыщения [5-8]. Это может привести к
возбуждению pn-i-pn структуры в режиме ожи-
дания, если ток насыщения будет превышать ток
рекомбинации. Устранить это возбуждение воз-
можно снижением времени жизни неравновесных
носителей. Этого можно достичь диффузионным
введением в полупроводник дополнительных при-
месей с энергией уровня вблизи середины запре-
щенной зоны. Рекомбинация неравновесных носи-
телей возможна, если время их дрейфа в pn-i-pn
структуре превысит время их жизни. Этого воз-
можно достичь, увеличивая размеры i-области.
На рис. 11 иллюстрируется зависимость
порогового тока от времени жизни неравновес-
ных носителей тока GaAs pn-i-pn структуры.
Видно, что амплитуда порогового тока thrJ воз-
растает с уменьшением времени жизни неравно-
весных дырок p . Это обусловлено увеличением
тока рекомбинации неравновесных носителей в
i-области структуры за счет уменьшения времени
их жизни.
Рис. 11. Пороговый ток thrJ как функция времени жизни
неравновесных дырок p GaAs pn-i-pn структур
Выводы. Статическая вольтамперная ха-
рактеристика pn-i-pn структур имеет два участка,
разделенные точкой излома 2 и соответствующие
линейному и нелинейному усилению импульса.
При линейном усилении влияние заряда подвиж-
ных носителей на электрическое поле незначи-
тельно. При нелинейном усилении это влияние
существенно и оно ограничивает амплитуду им-
пульса.
В процессе усиления происходит ушире-
ние импульса вследствие генерации электронно-
дырочных пар. Введение рекомбинационных цен-
тров в структуру устраняет уширение импульса
вследствие рекомбинации электронно-дырочных
пар, и позволяет реализовать селекцию импуль-
сов по амплитуде.
При заданном коэффициенте усиления
величина обратного смещения на p-n переходах
pn-i-pn структуры ниже, чем на p-n переходе
лавинно-пролетного диода (ЛПД). Поэтому веро-
ятность образования локальных микроплазм в pn-
i-pn структурах с лавинными p-n переходами
ниже, чем в ЛПД, а приборы на основе этих
структур более надежны, чем на основе ЛПД.
Таким образом, проведенные исследова-
ния показали, что pn-i-pn структуры с лавинно-
каскадным усилением перспективны для созда-
ния на их основе новых полупроводниковых уси-
лителей, лавинно-каскадных генераторов и им-
пульсных фотоумножелей.
1. Lukin K. A., Cerdeira H. A., Colavita A. A. Current Oscillations
in Avalanche Particle Detectors with p-n-i-p-n-Structure // IEEE
Transactions on Electron Devices. - 1996. - 43, N3. -P.473-
478.
2. Lukin K. A., Cerdeira H. A., Colavita A. A. Chaotic instability
of currents in a reverse biased multilayered structure // Appl.
Phys. Lett. - 1997. - 71, N17. - P.2484-2486.
3. Lukin K. A., Cerdeira H. A., Colavita A. A., and Maksy-
mov P. P. Internal Amplification of Current Pulses Inside a
Reverse-Biased PNIPN-Structure // International Journal of
Modeling and Simulation. - 2003. - 23, N2. - P.77-84.
4. Лукин К. А., Максимов П. П. Статические электрические
поля в обратно смещенных pn-i-pn структурах // Радиофи-
зика и электроника. - Харьков: Ин-т радиофизики и элек-
трон. НАН Украины. - 2002. - 7, №2. - C.317-322.
5. Тагер А. С. Лавинно-пролетный диод и его применение в
технике СВЧ // Успехи физ. наук. - 1966. - 90, №4. - С.631-
666.
6. Тагер А. С., Вальд-Перлов В. М. Лавинно-пролетные дио-
ды и их применение в технике СВЧ. - М.: Сов. радио,
1968. - 480 с.
7. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Мир,
1984. - Т.1. - 456 с.
8. Керрол Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах. - М.:
Мир, 1972. - 384 с.
9. Лукин К. А., Максимов П. П. Модифицированный метод
встречных прогонок // Радиофизика и электроника. -
Харьков: Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины -
1999. - 4, №1. - C.83-86.
10. Лукин К. А., Максимов П. П. Метод расчета полупровод-
никовых структур с резкими p-n переходами // Радиофи-
зика и электроника. - Харьков: Ин-т радиофизики и элек-
трон. НАН Украины. - 1999. - 4, №1. - C.87-92.
11. Самарский А. А., Попов Ю. П. Разностные методы реше-
ния задач газовой динамики. - М.: Наука, 1980. - 352 с.
AVALANCHE-CASCADE AMPLIFICATION OF
IMPULSE IN PN-I-PN STRUCTURE WITH
REVERSE BIASED P-N JUNCTIONS
K. A. Lukin, P. P. Maksymov
The avalanche-cascade amplification in the reversed bias
pn-i-pn structures in the linear and nonlinear modes is designed.
Influencing of charge of mobile carriers, concentrations of impurity
atoms, electric field and reverse bias on amplification are explored.
Resonance frequency of GaAs pn-i-pn structures is certain. Influence
of lifetime of no equilibrium carrier of current on the size of
threshold current of GaAs pn-i-pn structure is certain.
Key words: semiconductor, pn-i-pn structure, impact
ionization, difference method, inside amplification.
К. А. Лукин, П. П. Максимов / Лавинно-каскадное усиление импульса…
_________________________________________________________________________________________________________________
124
ЛАВИННО-КАСКАДНЕ ПОСИЛЕННЯ
ІМПУЛЬСА В PN-I-PN СТРУКТУРІ З
ЗВОРОТНО ЗМІЩЕНИМИ P-N ПЕРЕХОДАМИ
К. А. Лукин, П. П. Максимов
Моделюється лавинно-каскадне посилення в зворот-
но зміщених pn-i-pn структурах в лінійному і нелінійному
режимах. Досліджено вплив заряду рухомих носіїв, концент-
рації домішкових атомів, електричного поля і величини зворот-
ного зміщення на коефіцієнт посилення. Оцінена резонансна
частота структур GaAs pn-i-pn. Визначено вплив часу життя
нерівноважних носіїв струму на величину порогового струму
GaAs pn-i-pn структури
Ключові слова: напівпровідник, pn-i-pn структура,
ударна іонізація, різницевий метод, внутрішнє підсилення.
Рукопись поступила 15 января 2008 г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-10567 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-821X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:26:58Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лукин, К.А. Максимов, П.П. 2010-08-04T08:45:27Z 2010-08-04T08:45:27Z 2008 Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами / К.А. Лукин, П.П. Максимов // Радіофізика та електроніка. — 2008. — Т. 13, № 1. — С. 118-124. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10567 539.21:621.382.029 Моделируется лавинно-каскадное усиление в обратно смещенных pn-i-pn структурах в линейном и нелинейном режимах. Исследовано влияние заряда подвижных носителей, концентрации примесных атомов, электрического поля и величины обратного смещения на коэффициент усиления. Оценена резонансная частота GaAs pn-i-pn структур. Определено влияние времени жизни неравновесных носителей тока на величину порогового тока GaAs pn-i-pn структур. Моделюється лавинно-каскадне посилення в зворот-но зміщених pn-i-pn структурах в лінійному і нелінійному режимах. Досліджено вплив заряду рухомих носіїв, концентрації домішкових атомів, електричного поля і величини зворотного зміщення на коефіцієнт посилення. Оцінена резонансна частота структур GaAs pn-i-pn. Визначено вплив часу життя нерівноважних носіїв струму на величину порогового струму GaAs pn-i-pn структури. The avalanche-cascade amplification in the reversed bias pn-i-pn structures in the linear and nonlinear modes is designed. Influencing of charge of mobile carriers, concentrations of impurity atoms, electric field and reverse bias on amplification are explored. Resonance frequency of GaAs pn-i-pn structures is certain. Influence of lifetime of no equilibrium carrier of current on the size of threshold current of GaAs pn-i-pn structure is certain. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Вакуумная и твердотельная электроника Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами Лавинно-каскадне посилення імпульса в pn-i-pn структурі з зворотно зміщеними p-n переходами Avalanche-cascade amplification of impulse in pn-i-pn structure with reverse biased p-n junctions Article published earlier |
| spellingShingle | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами Лукин, К.А. Максимов, П.П. Вакуумная и твердотельная электроника |
| title | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| title_alt | Лавинно-каскадне посилення імпульса в pn-i-pn структурі з зворотно зміщеними p-n переходами Avalanche-cascade amplification of impulse in pn-i-pn structure with reverse biased p-n junctions |
| title_full | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| title_fullStr | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| title_full_unstemmed | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| title_short | Лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| title_sort | лавинно-каскадное усиление импульса в pn-i-pn структуре с обратно смещенными p-n переходами |
| topic | Вакуумная и твердотельная электроника |
| topic_facet | Вакуумная и твердотельная электроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10567 |
| work_keys_str_mv | AT lukinka lavinnokaskadnoeusilenieimpulʹsavpnipnstrukturesobratnosmeŝennymipnperehodami AT maksimovpp lavinnokaskadnoeusilenieimpulʹsavpnipnstrukturesobratnosmeŝennymipnperehodami AT lukinka lavinnokaskadneposilennâímpulʹsavpnipnstrukturízzvorotnozmíŝenimipnperehodami AT maksimovpp lavinnokaskadneposilennâímpulʹsavpnipnstrukturízzvorotnozmíŝenimipnperehodami AT lukinka avalanchecascadeamplificationofimpulseinpnipnstructurewithreversebiasedpnjunctions AT maksimovpp avalanchecascadeamplificationofimpulseinpnipnstructurewithreversebiasedpnjunctions |