Oscillistor

En oscillistor  er en halvlederanordning , der består af en halvlederprøve , gennem hvilken der strømmer en elektrisk strøm , placeret i et magnetfelt langs den elektriske strøm og en belastningsmodstand forbundet i serie med en konstant spændingskilde.

Historie

For første gang blev navnet "oscillist" givet af Larrabee og Steele i værket "Oscillistor - en ny type halvlederoscillator" [1] .

Navnet skyldes det faktum, at denne halvlederenhed genererer højfrekvente elektriske svingninger, der er tæt på sinusformet. Driften af ​​enheden er baseret på fænomenet spiralformet ustabilitet af elektron-hul plasma . Dette fænomen i halvledere blev opdaget af Yu. L. Ivanov og S. M. Ryvkin i 1957, som udførte eksperimenter med en prøve lavet af germanium i form af en stang med et tværsnit på 1,5 × 1,5 mm og en længde på 8 mm med ohmsk kontakter i enderne [2] . Formen for strøm-spændingskarakteristika afveg lidt fra den lineære. Ved stuetemperatur blev en jævnstrøm ført gennem prøverne. Strømsvingninger blev registreret som spændingssvingninger over en modstand forbundet i serie med prøven. Forekomsten af ​​svingninger havde en tærskelkarakter: for et givet magnetfelt B opstod svingninger kun ved en bestemt strøm gennem prøven, og ved en given strøm, kun startende fra en vis minimumsværdi på Tl [2] .

Funktionsprincipper

Med en tilstrækkelig streng parallelitet af den magnetiske induktionsvektor til retningen af ​​den strømmende strøm var oscillationerne tæt på sinusformede og havde en frekvens på 10-15 kHz. Når man afviger fra denne parallelitet med en vinkel på 10°, var svingningerne stærkt forvrænget i form og faldet i amplitude. Et fald i temperaturen af ​​prøverne øgede amplituden og frekvensen af ​​oscillationerne, og deres intense belysning førte til nedbrydning af oscillationerne. Ætsningen af ​​overfladen af ​​prøverne i hydrogenperoxid bidrog til fremkomsten af ​​vibrationer.

Forøgelse af strømmen over tærskelværdien ved et givet magnetfelt øgede amplituden og frekvensen af ​​oscillationer. Tilsvarende øgede en stigning i magnetfeltet over Bmin ved en given strøm også amplituden og frekvensen af ​​oscillationerne, men i mindre grad end da jævnstrømmen gennem prøven blev ændret.

Således afhang karakteren af ​​udsving af en række faktorer. Men i alle tilfælde førte en stigning eller et fald i amplituden af ​​svingninger, der er forbundet med en hvilken som helst af eksperimentets betingelser, til en stigning eller et fald i deres frekvens [2] .

Strømsvingninger under forhold svarende til dem beskrevet i [2] blev senere observeret i indiumantimonid i injektionstilstanden [3] og i slagioniseringstilstanden [4] .

En betydelig mængde arbejde med spiralformet plasma-ustabilitet (HI) i halvledere, offentliggjort før begyndelsen af ​​1990'erne, er for det meste afsat til regelmæssighederne af udviklingen af ​​HI i germaniumprøver. Silicium, som er grundmaterialet i moderne elektronik, kan sammenlignes med germanium rent praktisk. Parametrene for siliciumoverfladen er mere stabile over tid på grund af den naturlige vækst af {{{1}}} oxid. Derudover er der udviklet pålidelige metoder til kunstig beskyttelse af overfladen af ​​siliciumstrukturer. Det er på grund af germaniums overfladeegenskabers ustabilitet, at enheder baseret på HV i germanium havde parametre, der var ustabile i tid. På grund af det bredere båndgab er driftstemperaturen for siliciumdioder højere end for germaniumdioder. Visse praktiske fordele, der forventes af siliciumenheder med spiralformet ustabilitet, gør studiet af spiralformet ustabilitet i silicium aktuelt.

Til praktisk anvendelse kræves siliciumstrukturer i form af stænger med en minimumsafstand dz mellem endeindsprøjtningskontakterne. Jo mindre dz, jo mindre er det magnetiske gab i systemet af små permanente magneter, hvori halvlederstrukturen er placeret, jo større er induktionsværdien og jo bredere temperaturområde for oscillistanordningen og jo højere frekvens og amplitude af oscillistgenerering ved en given spænding på oscillisten.

En detaljeret undersøgelse af siliciumoscillistorer med et sæt af forskellige længder i et bredt temperaturområde fra 77 K til 370 K og i en lang række magnetfelter fra 0 til 3,5 T blev først udført i rækken af ​​eksperimentelle undersøgelser af P. N. Drobot, udført på Tomsk State University under generel vejledning og videnskabelig diskussion af professor V. I. Gaman [5] [6] [7] .

Se også

• Oscillationer

Noter

1. ↑ Larrabee RD, Steel MC Oscillistor - Ny type halvlederoscillator J. Appl. Phys. v.31, N.9 s. 1519-1523 (1960). doi : 10.1063/1.1735885
2. ↑ 1 2 3 4 Ivanov Yu. L., Ryvkin SM  Forekomst af strømsvingninger i germaniumprøver placeret i et elektrisk og langsgående magnetfelt. // JTF. - 1958. - v. 28. - c. 4. - s. 774-775.
3. ↑ Bok J., Veilex R. Semi-Conductivite Experiences d'electrons chauds SbIn. Ansøgning a la realisation d'un oscillateur. // CR Acad. Paris. - 1959. - v. 248.-N16. — s. 2300-2302.
4. ↑ Glicksman M., Powlus RA Observationer af elektron - hulstrømklemning i indiumantimonid. // Fysisk. Rev. - 1961. - v. 121.-N.6. - pp. 1659-1661.
5. ↑ Gaman VI og Drobot PN Ladningsoverførselsmekanisme i siliciumbaserede n±π-p+-strukturer med høj renhed // Russian Physics Journal. - 2000. - V. 43. - N7. - S. 558-567
6. ↑ Gaman VI og Drobot PN Threshold Characteristics of Silicon Osclistors // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.1. - S.55-60
7. ↑ Gaman VI og Drobot PN Threshold Frequency of Helical Electron-Hole Plasma Instability // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.11. - P.1175-1181