Взаємодія електромагнітних хвиль високого рівня потужності із інтегральними p-i-n-структурами - Автореферат

Удосконалити характеристики обємних p-i-n-діодів за рівнем комутованої потужності, розширити діапазон робочих частот, підвищити швидкодію дозволяють інтегральні p-i-n-структури різних типів (кремнієве вікно, поверхнево-орієнтовані p-i-n-структури із заглибленими та плоскими контактами). Розподілений характер елементів інтегральних структур, резонансний принцип дії у субміліметровому діапазоні хвиль, збільшення товщини підкладки, яка покращує тепловіддачу, обумовлюють особливості протікання хвилевих, інжекційних, дифузійно-дрейфових та інших процесів у інтегральних p-i-n-структурах. Дисертаційна робота повязана із держбюджетною науково-дослідною темою “Моделювання активних пристроїв на основі діодів Гана та НВЧ транзисторів, розробка макетів швидкодіючих широкополосних модуляторів високого рівня потужностей” №493, держбюджетною науково-дослідною темою “Дослідження електродинамічних і електрофізичних властивостей інтегральних поверхнево-орієнтованих p-i-n-структур і розробка макетів надвисокочастотних квазіоптичних модуляторів на їх основі” №159, які виконувалися на кафедрі кріогенної та мікроелектроніки радіофізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Мета роботи полягає у визначенні граничного режиму роботи (границь ефективного використання) інтегральної p-i-n-структури за рівнем комутованої потужності, у встановленні параметрів р-і-n-діода, які характеризують даний режим роботи. Показано, що низький рівень затухання (у порівнянні із обємними діодами), який вноситься інтегральною поверхнево-орієнтованою p-i-n-структурою у лінію передач при комутації електромагнітних полів високого рівня потужності, обумовлений особливостями будови інтегральної p-i-n-структури: наявністю підкладки, в яку розтікаються носії заряду, та великою кількістю елементарних p-i-n-діодів, які зєднані послідовно по високочастотному струмові утворюючи великий опір.Проте, як показує практика використання p-i-n-структур, обємні p-i-n-діоди не вирішують проблеми створення швидкодіючих комутаторів НВЧ полів високого рівня потужності, напівпровідникових захисних пристроїв: підвищення комутованої потужності досягається шляхом збільшення обєму (товщини) і-області, що неминуче приводить до зменшення швидкодії. Особливості топології інтегральних p-i-n-структур спонукають до вирішення наступних проблем: проблеми розгляду інтегральної p-i-n-структури як розмірної системи, оскільки вона перекриває увесь переріз хвилеводного тракту, товщина структури для задоволення потреб кращої тепловіддачі та механічної міцності збільшується і стає співрозмірною із довжиною хвилі; розрахунку оптимальних для узгодження інтегральної p-i-n-структури із лінією передач геометричних розмірів її елементів, оскільки вирішення проблеми узгодження закладено в технологію виготовлення інтегральних p-i-n-структур; У даному розділі описується розвязок проблем узгодження інтегральної p-i-n-структури із одномодовою та багатомодовою лініями передач, що працюють в режимі НВЧ полів малої потужності; розраховується концентрація інжектованої під дією керуючих сигналів електронно-діркової плазми, яка визначає електродинамічні властивості активної області елементів інтегральних p-i-n-структур. До складу розділу входить три підрозділи та висновки, в яких описуються особливості протікання НВЧ струму через елементи інтегральної p-i-n-структури, встановлюються механізми появи нелінійних властивостей активної області, розглядається процес нелінійного згасання НВЧ хвиль у і-області p-i-n-структури, приводиться критерій потужного поля, при якому починають домінувати нелінійні ефекти.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ