“Kompyuter Injiniringi” fakulteti “Elektronika va sxemalar” fanidan mustaqil ish mavzu: Gann effekti va ko‘chkili ko‘payish Bajardi

Gann diodining ishlash prinsipi 
Gann diodlari ko'chma radiolokatorlarda, aloqa tizimlarida, shuninGann diodiek 
mantiqiy elementlar sifatida va boshqa qurilmalarda keng qo'llaniladi. Bir jinsli, n — 
turli GaAs va InP kristalarida Gann effekti asosini vohalararo o'tish deb ataluvchi davriy 
tok impulslari hosil bo‘lishiga olib keluvchi o'tish tashkil etadi. Qutbli yarim 
o'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik zonasi energiyalar oralig'i bilan bir-biridan ajratilgan bir 
nechta minimumga yoki “vohaga” ega. Soddalashtirish uchun, 
o'tkazuvchanlik zonasi bosh voha 1 va ekvivalent voha 2 dan iborat deb hisoblanadi (1-
rasm). GaAs uchun ∆
W
l
=0,36 eV, ∆
W
k
= 1,43 eV. 
Elektronlar (kovaklar) effektiv massasi material turiga, kristall tuzilishiga hamda zaryad 
tashuvchilar energiyasiga bog'liq, chunki kristall panjara xususiy elektr maydoni 
tezlanishiga ushbu zarrachalar ta’sir etadi. GaAs kristalida elektronlarning yuqori — 2 
vohadagi effektiv massasi 
m
EF2
= 1,2m, pastki voha 1 dagisi esa
m
EF1
=0,07m ni 
tashkil etadi, bu yerda m — vakuumdagi erkin elektronning massasi. Ikkinchi tom 
ondan, elektronlar effektiv massasi ortgani sayin ularning harakatchanligi
µ≈
(m
EF
)
−3 2
⁄
·
T
1/2
qonunga binoan kamayadi, 
bu yerda: T —kristalning absolut temperaturasi. Shuning uchun yuqori 
voha “ og'ir’' elektronlarining harakatchanligi 
μ
2
≡
100 
sm
2
/[V ∙ s]
, 
pastki voha “yengil” elektronlarining harakatchanligi esa 
μ
3
≡
5000 
sm
2
/[V ∙ s]
ni 
tashkil etadi. Shunday qilib, berilgan temperaturada o'tkazuvchanlik zonasida bir 
vaqtning o'zida “yengil” va “og'ir” elektronlar mavjud. Bolsman taqsimotiga (1.5-
formulaga qarang) muvofiq xona temperaturasida elektronlarning ko'p qismi pastki 
vohada to'planadi. 
Agar diodga katta bo'lmagan potensiallar farqi berilsa, unda elektronlarni tezlatuvchi 
maydon hosil bo'ladi (2-rasmda 1—2 soha). 

---

Elektronlar 
ϑ
DR
= μ
1
E
tezlikka erishadilar va diodda 
j(E) = qn
1
v
DR
(E) = qn
1
μ
1
E
tok 
hosil bo'ladi. Tok hosil bo'lishida 
1-rasm. Gann effektini tushuntiruvchi energetik diagramma.
yuqori voha elektronlarining ulushi, ular konsentratsiyasi kichik bo‘lgani 
sababli, hozircha juda kichik.
2-rasm. Dreyf tezlikning elektr maydon kuchlanganligiga bog'liqligi. 
Yarimo‘tkazgichga berilgan elektr maydon E ortishi bilan kristall temperaturasi 
ortadi, shu bilan bir qatorda elektronlaming o'rtacha energiyasi ham ortadi. 
E
BO′S
≈ 
3,2 
kV/sm ga yetganda GaAs kristali elektronlari 
∆W
1
potensial to'siqni yengib o'tish uchun 
yetarli energiya oladilar. Natijada pastki voha elektronlardan bo'shab,
yuqoridagisi esa 
— to‘ladi. Bu jarayon vohalararo o'tish deb ataladi. 
E ≥ 
E
BO′S
b o ‘lgan m aydon ta ’sirida (2-rasm , 2 — 3 soha) elektronlarning asosiy 
qismi pastki vohadan yuqori vohaga o‘tadi. Ushbu o'tish natijasida elektronlarning dreyf 
tezligi 
ϑ
DR
= μ
2
E
ga teng bo‘lib qoladi va ilgarigiga qaraganda kamayadi, hosil 
bo'layotgan tok zichligi ham kam ayadi. Elektr m aydon diodga berilgan 
kuchlanishga proporsional, dioddagi tok esa elektronlarning dreyf tezligiga proporsional 
bo'lgani sababli 2-rasmda keltirilgan egri chiziqni diod VAXi sifatida qarash mumkin. 

---

Egri chiziqning pastga qarab ketgan sohasida, diod MDQka ega. MDQ mavjudligi, 
diodga passiv zanjir, masalan, rezonator ulab, tebranishlar generatsiyalovchi yoki 
kuchaytiruvchi sifatida foydalanish imkonini ochadi. Maydon kuchlanganligi yana ham 
orttirib borishi bilan dreyf tezlik to ‘yinadi 
(
ϑ
TO′Y
≈ 
10
7
sm/s) (2-rasmda 3—4 soha). Statik rejimda bunday xarakteristika 
kuzatilmaydi. Diodning vohalararo o'tishlar sodir bo'layotgan ma’lum tor sohasidagina 
elektr maydon kuchlanganligining bo‘sag‘aviy qiymatiga 
E
BO′S
erishiladi. Ushbu soha 
hajmiy elektr noharqarorlik sohasi deb ataladi. Yarimo'tkazgich material hajmida har 
doim kiritmalar konsentratsiyasi kichik bo‘lgan soha mavjud bo'ladi. Ushbu S sohaning 
qarshiligi atrofidagi boshqa sohalar qarshiligiga nisbatan yuqoriroq bo'lgani sababli 
undagi elektr maydon kuchlanganligi 
E
BO′S
ga yetadi 
(3, a-rasm). Natijada 
δ
sohada zaryad tashuvchilarning pastki nimzonadan yuqoridagi 
nimzonaga o'tishi boshlanadi. 
δ
sohadagi elektronlarning dreyf tezligi kichikroq bo'lgani 
sababli ular sohadan tashqaridagi elektronlardan orqada qoladilar. Natijada 
kuzatilayotgan tor sohada elektr domen deb ataluvchi qo‘sh elektr zaryad sohasi 
vujudga keladi. Domenning chap tom onida sust harakatlanuvchi elektronlar, o‘ng tom 
onda esa, zaryadlari tez harakatlanuvchi elektronlar bilan kompensatsiyalanmagan, 
musbat ionlar to'planadi. Domen hosil qilgan maydon birlamchi maydonga qo'shiladi va 
yangi elektronlarni yuqori nim zonaga o'tishini ta’minlaydi. Domendagi va undan 
tashqaridagi elektronlar tezliklari tenglashmagunga qadar domen zaryadi uzluksiz ortib 
boradi. Shuning 
uchun stabil domen hosil bo'lishi uchun domen hosil bo‘lish vaqti
τ
f
domenning 
katoddan anodga uchib o‘tish vaqti 
T
0
=
L/ϑ
TO
′
Y
dan kichik bo‘lmog‘i zarur. 
Anodga yetgan domen so‘rilib ketadi. Shundan keyin S ~ qatlam da yangi dom en hosil 
bo'ladi va jarayon takrorlanadi. Domenlarning yo‘qolishi va yangisining hosil bo‘lishi 
diod qarshiligining o'zgarishi bilan davom etadi, natijada diod toki 
tebranishlari kuzatiladi.
τ
f
= 
T
0
bo'lganda diod toki tebranishlari chastotasi
f=
ϑ
TO
′
Y
/L
ga teng, bu yerda, 
ϑ
TO
′
Y
= 
10
7
sm/s, L - yarimo'tkazgich uzunligi. 
Diodning domenlar hosil qilib ishlash rejimi uchib o'tish rejimi deb ataladi. 

---

3-rasm. Gann diodi tuzilmasi (a), unda elektr maydon kuchlanganligi (b) 
va konsentratsiyaning (d) taqsimlanishi. 
Gann diodi asosidagi generatoming sodda sxemasi 4-rasmda keltirilgan. 
Rezonator 
C
E
sig'imli, 
L
E
induktivlikli va 
R
E
qarshilikli ekvivalent kontur bilan 
almashtirilgan. Generator 
R
E
ning kichik qiymatlarida o‘z-o‘zini uyg'otadi va uchib 
o'tish rejimi amalga oshadi. Ushbu rejimda yuklamadagi quvvat domen hosil qiladi, 
diodning qolgan qismi passivdir. Shuning uchun diodning FIK bir necha foizdan 
oshmaydi. 
4-rasm. Gann diodi asosidagi sodda generator sxemasi. 
Gann diodi asosidagi generatorning ko'rib chiqilgan rejimi bir necha GGs 
chamasidagi chastotalar uchun o'rinli bo'lib, tranzistorlar asosidagi anchagina yuqori 
FIK ga ega bo'lgan generatorlar bilan raqobatlasha olmaydi. 10 GGs dan yuqori 
chastotalarda Gann diodilari hajmiy zaryad to'planishini chegaralash (XZTCH) rejimida 
ishlatiladi. Diod RE qarshiligi katta rezonatorga joylashtiriladi. Bunda statsionar domen 
hosil bo'lm aydi va u diod anodiga yetguncha so'nib ketadi. Generatsiyalanayotgan 

---

tebranishlar chastotasi rezonator chastotasi bilan aniqlanadi. XZTCH rejimida 160 GGs 
ni tashkil etuvchi ishchi chastotalarga erishiladi. Gann diodi asosidagi santimetrli 
diapazonda qayta generatsiyalovchi kuchaytirgichlarning kuchaytirish koeffitsienti 6— 
10 dB, chiqish quwati 1 Vt gacha va FIK 5 % gacha bo'ladi. Ularning 
shovqin koeffitsienti maydonli tranzistorlar asosidagi kuchaytirgichlarning shovqin 
koeffitsientidan yuqori. Shuning uchun ular oraliq kuchaytirgich kaskadlarda ishlatiladi.