163
тельный заряд. На координате
Х
2
остается некомпенсированный
положительный заряд (рис. 4.26,
в
). Образуется электростатиче-
ский домен, обедненный свободными электронами.
Рис. 4.26. Устройство на доменах Ганна (
а
), ВАХ (
б
),
распределение поля в полупроводнике(
в
)
и форма импульсов генерации (
г
)
Под воздействием электрического поля домен перемеща-
ется в континуальной среде от катода к аноду со скоростью
дрейфа электронов
v
др
(10
5
- 10
7
м/с). На
аноде происходит ре-
комбинация электронов или их детектирование. Динамическая
неоднородность распадается, вызывая импульс тока во внешней
цепи. Форма импульса тока приведена на рис. 4.27,
а
. Одновре-
менно у катода зарождается новая динамическая неоднород-
ность в виде домена и процесс повторяется. Размер домена со-
ставляет
х
= 10 - 20 мкм. Специфичность эффекта Ганна со-
стоит в том, что преобразование мощности постоянного тока
происходит во всем объеме среды, а не в узкой области, напри-
164
мер,
р-п
-переходе. Поэтому генераторы на основе эффекта Ган-
на имеют значительную мощность. В качестве среды использу-
ются InP, CdTe, ZnS, InSb, InAs
n
-типа, а также в Ge
р
-типа с ха-
рактерным размером - 1 мм.
На основе эффекта Ганна
разработаны конструкции про-
цессоров и памяти. Рассмотрим некоторые из них.
Управление импульсами тока может производиться функ-
цией, являющейся произведением профиля легирования среды
на площадь поперечного сечения образца. По существу эта
функция определяет заряд электростатического домена. В этом
случае легко генерировать колебания тока сложной формы,
придавая соответствующую форму образцу (рис. 4.27,
а
).
Рис. 4.27. Общий вид образцов и форма генерируемых
импульсов тока (
а
);
прибор с профилированным
электродом (
б
)
Форму колебаний можно задавать также с помощью про-
филя металлического контакта на поверхности образца, описы-
ваемого заданной функцией
f
(
X
)
.
В этом случае процессор про-
изведет преобразование функции координат
f
(
X
) во временную
функцию
f
(
t
). Металлический электрод изолируется от образца
диэлектрической пленкой (рис. 4.27,
б
).
На основе прибора Ганна
неудачно названного диодом,
можно реализовать устройства логики, используя два его со-
стояния: омическое (без домена) и с доменом сильного поля. В
165
диод Ганна вводится устройство управления в виде затворов
Шоттки, которые расположены перпендикулярно направлению
тока. В таком приборе можно
стимулировать или подавлять
ганновский домен, а значит формировать нужную логическую
функцию.
Диоды Ганна могут быть использованы в устройствах па-
мяти высокого быстродействия (порядка 10
-10
с). Как правило,
как элементы памяти, так и ЗУ реализуются на диодах Ганна,
объединенных в устройство на
основе различных схемотехни-
ческих решений, и особого интереса для практической электро-
ники не представляют.