Ko‘chkili uchma diod (KUD)

Ko‘chkili uchma diod (KUD) generatsiyalovchi diodlarning bir ko‘rinishini tashkil etadi. Yuqori chastotalarda uning VAXida, p-n o‘tishda ko‘chkili teshilish sodir bo‘lganda, manfiy qarshilikka ega soha hosil bo‘ladi. Agar KUD rezonatorga joylashtirilsa unda chastotasi 100 Gs gacha bo‘lgan so‘nmas elektr tebranishlar hosil bo‘ladi. O‘ta yuqori chastota (O‘YUCH)larga 300 MGs dan 300 GGs gacha diapazondagi tebranishlar kiradi va detsimetrli, santimetrli, millimetrli to‘lqin uzunlikdagi tebranishlarni o‘z ichiga oladi.
Kuchaytirish yoki generatsiyalash rejimiga mos shartlarni elektron asboblarning manfiy dinamik (differensial) qarshiligi (MDQ) bilan xarakterlash qabul qilingan. Elektron asbobda MDQ ning mavjudligi uni energiya yutuvchi sifatida emas, balki o‘zgaruvchan tok energiyasi manbai sifatida qarash kerakligini anglatadi. KUD – yarimo‘tkazgich asbob bo‘lib, uning ishlash prinsipi O‘YUCH diapazonda zaryad tashuvchilarning ko‘chkisimon ko‘payishi va ularning elektr maydon ta’sirida uchib o‘tishi natijasida MDQ hosil bo‘lishiga asoslanadi. Hozirgi vaqtda KUDlar millimetrli to‘lqin uzunligida eng katta quvvatli O‘YUCH tebranishlar hosil qiluvchi qattiq jismli manbalarning biridir. 10 GGs chastotada uzluksiz tebranishlarning maksimal quvvati, FIK 40 % bo‘lganda, 10 Vt larni tashkil etadi.Ko‘chki toki shovqinlari yuqori bo‘lgani sababli, KUD asosidagi kuchaytirgichlar shovqin koeffitsiyenti 30-40 dB ni tashkil etadi va KUDlarning kuchaytirgich sifatida ishlatilishini cheklaydi. KUD asosidagi quvvat kuchaytirgichlar radioreleli va sun’iy yo‘ldoshli aloqa tuzilmalarida qo‘llaniladi.KUD tuzilmasi va KUD asosidagi generatorning elektr sxemasi 19.3 – rasmda ko‘rsatilgan. RLC mikroto‘l-qinli rezonatorni tashkil etadi. KUDda xususiy avtotebranishlarni tashqi rezonans kontursiz ham uyg‘otish mumkin.
19.3 – rasm. KUD asosidagi generator elektr sxemasi.
KUD parametrlari va teskari kuchlanish U qiymati shunday tanlanadiki, p+ - n o‘tishdagi elektr maydon kuchlanganligi ЕL ≈ 105 В/см, i – sohada esa ЕTO‘Y ≈ 5-10 kV/sm bo‘lsin.
Elektr maydon kuchlanganligi ЕL ga yetganda yarimo‘tkazgich kristall panjarasi atomlarining zarbdan ionlashuvi boshlanadi. Zarbdan ionlashuv natijasida zaryad tashuvchilarning ko‘chkisimon ko‘payishi kuzatiladi. Elektr maydon kuchlanganligi i – sohada ЕTO‘Y dan katta bo‘lgani sababli zaryad tashuvchilar dreyf tezligi maydon kuchlanganligiga bog‘liq bo‘lmaydi va υTO‘Y ≈ 107 sm/s ni hosil qiladi.
Elektr zanjirlarda doim mavjud bo‘ladigan elektr toki yoki kuchlanishi fluktuatsiyalari hisobiga sxemada hosil bo‘lgan birlamchi tebranishlar qurilmani generatsiyalash rejimiga o‘tkazadi. Tebranish konturida elektr maydonning o‘zgaruvchan tashkil etuvchisini belgilovchi o‘zgaruvchan kuchlanish hosil qilinadi:
Musbat ∆Е yarim davrlarda p+-n o‘tishda elektron – kovak juftliklar generatsiyalanadi. ∆Е ortib borishi bilan vaqt birligi ichida hosil bo‘layotgan zarrachalar soni shunday ortadiki, ∆Е musbat yarim davri oxirida eng ko‘p zaryad tashuvchilar hosil bo‘ladi. Kovaklar p+-n o‘tishdan p+- sohaga siljiydi, elektronlarning asosan ko‘p qismi Q zaryadli to‘plam sifatida p+-n o‘tish maydoni hisobiga L qalinlikka ega bo‘lgan va dreyf qatlami deb ataluvchi i – sohaga o‘tadi. Dreyf qatlamida elektronlar o‘rtacha υTO‘Y tezlik bilan n+ - sohaga siljiydi.
Elektr maydon tezlatuvchi maydondan sekinlatuvchi maydonga o‘tish vaqtida elektronlar to‘plami dreyf sohasida xarakatlanishga boshlaydi.
Agar dreyf qatlami uzunligi L da elektronlarning uchib o‘tish vaqti τДР tebranishlar davri yarmiga yaqin ( ) qilib olingan bo‘lsa, elektronlar to‘plami L ning butun uzunligida yuqori chastotali maydon bilan tormozlanadi va unga o‘z energiyasini berib boradi. Kinetik energiya uzatilishi elektronlar to‘plamining kristall panjara bilan to‘qnashuvlari orasida sodir bo‘ladi.
Elektronlar o‘zining bir qism energiyasini yuqori chastotali maydonga uzatishi KUD MDQka ega ekanini angalatadi.
O‘YUCH maydonga energiya uzatishning maqbul shartidan kelib chiqqan holda, UD li generatorning ishchi chastotasi f ni baholaymiz:
;
L =10 mkm ni tashkil etganda f =5 GGs bo‘ladi. Hisoblab topilgan chastota uchib o‘tish chastotasi, ko‘rilgan rejim esa uchib o‘tish rejimi deb ataladi.
Generatsiyalovchi diodlarning boshqa turini Gann diodlari tashkil etadi.
|