Осциллистор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Осцилли́стор — полупроводниковый прибор, состоящий из полупроводникового образца, через который протекает электрический ток, помещённого в продольное току магнитное поле и сопротивления нагрузки, включённых последовательно с источником электрического питания.

Впервые это определение (название) дано Ларраби и Стилом в работе «Осциллистор — новый тип полупроводникового осциллятора» ^[1].

Название Осциллистор связано с тем, что этот полупроводниковый прибор генерирует высокочастотные электрические колебания, по форме близкие к синусоидальным. В основе работы прибора лежит явление винтовой неустойчивости электронно-дырочной плазмы. Это явление в полупроводниках было открыто Ю.Л.Ивановым и С.М.Рывкиным в 1957 г., которые проводили опыты с образцом, изготовленным из германия в виде стержня с сечением 1.5х1.5 мм и длиной 8 мм с омическими контактами на торцах. ^[2] Вид вольт-амперных характеристик незначительно отличался от линейного. При комнатной температуре через образцы пропускался постоянный ток. Колебания тока регистрировались как колебания напряжения на сопротивлении, включенном последовательно с образцом. Возникновение колебаний имело пороговый характер: при заданном магнитном поле В колебания возникали только при определенном токе через образец, а при заданном токе - лишь начиная с определенного минимального значения Bmin~1 Тл. ^[2]

При достаточно строгой параллельности вектора магнитной индукции направлению протекающего тока колебания были близки к синусоидальной форме и имели частоту 10-15 кГц. При отклонении от этой параллельности на угол 10 градусов колебания сильно искажались по форме и уменьшались по амплитуде. Снижение температуры образцов увеличивало амплитуду и частоту колебаний, а их интенсивное освещение приводило к срыву колебаний. Травление поверхности образцов в перекиси водорода способствовало возникновению колебаний. Увеличение тока выше порогового значения, при эаданном магнитном поле увеличивало амплитуду и частоту колебаний. Аналогично, увеличение магнитного поля выше Bmin при заданном токе также увеличивало амплитуду и частоту колебаний, но слабее, чем при изменении постоянного тока через образец.

Таким образом, характер колебаний зависел от целого ряда факторов. Однако во всех случаях увеличение или уменьшение амплитуды колебаний, связанное с любым из условий опыта, приводило соответственно к увеличению или уменьшению их частоты ^[2].

Колебания тока в условиях, аналогичных описанным в работе ^[2], наблюдались позже в антимониде индия в режиме инжекции ^[3] и в режиме ударной ионизации. ^[4]

Значительный объем работ по винтовой неустойчивости в полупроводниках, опубликованных до начала 90-х годов прошлого века, в основной своей доле посвящен закономерностям развития ВН в германиевых образцах. Кремний, являющийся базовым материалом современной электроники, выгодно отличается от германия в практическом плане. Параметры поверхности кремния более стабильны во времени за счет естественного наращивания окисла SiOx (x=1,2), кроме того, разработаны надежные методы искусственной защиты поверхности кремниевых структур. Именно благодаря нестабильности свойств поверхности германия, приборы на основе ВН в германии имели нестабильные во времени параметры. Благодаря более широкой запрещенной зоне рабочая температура кремниевых диодов выше, чем германиевых. Определенные практические выгоды, ожидающиеся от кремниевых приборов с винтовой неустойчивостью, делают актуальными исследования винтовой неустойчивости в кремнии.

Для практического применения необходимы кремниевые структуры в форме стержней, имеющие минимальное расстояние dz между торцевыми инжектирующими контактами. Чем меньше dz, тем меньше магнитный зазор в системе малогабаритных постоянных магнитов, в который помещается полупроводниковая структура, тем больше значение B и тем шире температурный диапазон работы осциллисторного прибора и выше значения частоты и амплитуды осциллисторной генерации при заданном напряжении на осциллисторе.

Детальное исследование кремниевых осциллисторов с набором различных длин в широком интервале температур от 77К до 370 К и в широком интервале магнитных полей от 0 до 3,5 Тл впервые проведено в цикле экспериментальных исследований П.Н.Дробота, выполненных в Томском государственном университете под общим руководством и при научном обсуждении профессора В. И. Гамана. ^{[5] [6] [7]}

[править] См. также

• Осцилляции
• Осциллятор

[править] Сноски

1. ↑ Larrabee R.D., Steel M.C. Oscillistor - New Type Semiconductor Oscillator. //J. Appl. Phys.-1960.- v.31.-N9.-p.1519-1523.
2. ↑ ^{а б в г} Иванов Ю.Л.,Рывкин С.М.Возникновение колебаний тока в образцах германия , помещенных в электрическое и продольное магнитное поле. // ЖТФ .- 1958 .-т.28 .- в.4 .-с.774-775.
3. ↑ Bok J. , Veilex R. Semi-Conductivite Experiences d’electrons chauds SbIn. Application a la realisation d’un oscillateur. // C. R. Acad. Paris .- 1959 .- v.248.- N16 .- s.2300-2302.
4. ↑ Glicksman M. , Powlus R.A. Observations of Electron - Hole Current Pinching in Indium Antimonide.// Phys. Rev.-1961.-v.121.-N.6.-p.1659-1661.
5. ↑ V.I. Gaman and P.N. Drobot. Charge transfer mechanism in high-purity silicon-based n+-π-p+ -structures // Russian Physics Journal.-2000.-V.43.-N7.-P.558-567
6. ↑ V.I. Gaman and P.N. Drobot. Threshold Characteristics of Silicon Oscillistors // Russian Physics Journal.-2001.-V.44.-N.1.-P.55–60
7. ↑ V.I. Gaman and P.N. Drobot. Threshold Frequency of Helical Electron–Hole Plasma Instability // Russian Physics Journal.-2001.-V.44.-N.11.-P.1175–1181