Oscilistor

Un oscillistor  este un dispozitiv semiconductor format dintr-o probă de semiconductor prin care trece un curent electric , plasat într-un câmp magnetic longitudinal cu curentul electric și o rezistență de sarcină conectată în serie cu o sursă de tensiune constantă.

Istorie

Pentru prima dată denumirea de „oscilist” a fost dată de Larrabee și Steele în lucrarea „Oscillistor - a new type of semiconductor oscillator” [1] .

Denumirea se datorează faptului că acest dispozitiv semiconductor generează oscilații electrice de înaltă frecvență, care sunt aproape de formă sinusoidală. Funcționarea dispozitivului se bazează pe fenomenul de instabilitate elicoidală a plasmei cu găuri de electroni . Acest fenomen în semiconductori a fost descoperit de Yu. L. Ivanov și S. M. Ryvkin în 1957, care au efectuat experimente cu o probă din germaniu sub forma unei tije cu o secțiune transversală de 1,5 × 1,5 mm și o lungime de 8 mm cu ohmic . contacte pe capete [2] . Forma caracteristicilor curent-tensiune diferă ușor de cea liniară. La temperatura camerei, un curent continuu a fost trecut prin probe. Fluctuațiile curentului au fost înregistrate ca fluctuații de tensiune pe un rezistor conectat în serie cu proba. Apariția oscilațiilor a avut un caracter de prag: pentru un câmp magnetic dat B, oscilațiile au apărut doar la un anumit curent prin eșantion, iar la un curent dat, doar pornind de la o anumită valoare minimă a lui Tl [2] .

Principii de funcționare

Cu un paralelism suficient de strict al vectorului de inducție magnetică la direcția curentului care curge, oscilațiile erau apropiate de sinusoidale și aveau o frecvență de 10-15 kHz. La devierea de la acest paralelism cu un unghi de 10°, oscilațiile au fost puternic distorsionate ca formă și au scăzut în amplitudine. O scădere a temperaturii probelor a crescut amplitudinea și frecvența oscilațiilor, iar iluminarea intensă a acestora a dus la defalcarea oscilațiilor. Gravarea suprafeței probelor în peroxid de hidrogen a contribuit la apariția oscilațiilor.

Creșterea curentului peste valoarea de prag, la un câmp magnetic dat, a crescut amplitudinea și frecvența oscilațiilor. În mod similar, o creștere a câmpului magnetic peste Bmin la un curent dat a crescut, de asemenea, amplitudinea și frecvența oscilațiilor, dar într-o măsură mai mică decât atunci când curentul continuu prin eșantion a fost modificat.

Astfel, natura fluctuațiilor depindea de o serie de factori. Cu toate acestea, în toate cazurile, o creștere sau o scădere a amplitudinii oscilațiilor asociate cu oricare dintre condițiile experimentului, respectiv, a condus la creșterea sau scăderea frecvenței acestora [2] .

Oscilații curente în condiții similare celor descrise în [2] au fost observate ulterior în antimoniură de indiu în modul de injectare [3] și în modul de ionizare prin impact [4] .

O cantitate semnificativă de lucrări privind instabilitatea plasmei elicoidale (HI) în semiconductori, publicată înainte de începutul anilor 1990, este în mare parte dedicată regularităților dezvoltării HI în probele de germaniu. Siliciul, care este materialul de bază al electronicii moderne, se compară favorabil cu germaniul în termeni practici. Parametrii suprafeței de siliciu sunt mai stabili în timp datorită creșterii naturale a oxidului {{{1}}} . În plus, au fost dezvoltate metode fiabile pentru protejarea artificială a suprafeței structurilor de siliciu. Din cauza instabilității proprietăților suprafeței germaniului, dispozitivele bazate pe HV în germaniu au avut parametri instabili în timp. Datorită intervalului de bandă mai mare, temperatura de funcționare a diodelor de siliciu este mai mare decât cea a diodelor cu germaniu. Anumite beneficii practice așteptate de la dispozitivele din siliciu cu instabilitate elicoidală fac ca studiul instabilității elicoidale în siliciu să fie de actualitate.

Pentru aplicarea practică sunt necesare structuri de siliciu sub formă de tije, având o distanță minimă dz între contactele de injecție de capăt. Cu cât dz este mai mic, cu atât decalajul magnetic este mai mic în sistemul de magneți permanenți de dimensiuni mici, în care este plasată structura semiconductoare, cu atât valoarea inducției este mai mare și intervalul de temperatură al dispozitivului oscilist este mai mare și cu atât frecvența și amplitudinea sunt mai mari. generarea oscilistului la o tensiune dată pe oscilist.

Un studiu detaliat al oscilistorilor cu siliciu cu un set de lungimi diferite într-un interval larg de temperatură de la 77 K la 370 K și într-o gamă largă de câmpuri magnetice de la 0 la 3,5 T a fost efectuat pentru prima dată în seria de studii experimentale de P. N. Drobot, efectuat la Universitatea de Stat din Tomsk sub îndrumarea generală și discuția științifică a profesorului V. I. Gaman [5] [6] [7] .

Vezi și

• Oscilații

Note

1. ↑ Larrabee RD, Steel MC Oscillistor - Nou tip de oscilator semiconductor J. Appl. Fiz. v.31, N.9 p.1519-1523 (1960). doi : 10.1063/1.1735885
2. ↑ 1 2 3 4 Ivanov Yu. L., Ryvkin SM  Apariția oscilațiilor curente în probele de germaniu plasate într-un câmp magnetic electric și longitudinal. // JTF. - 1958. - v. 28. - c. 4. - p. 774-775.
3. ↑ Bok J., Veilex R. Semi-Conductivite Experiences d'electrons chauds SbIn. Aplicație la realizarea unui oscilator. // CR Acad. Paris. - 1959. - v. 248.-N16. — s. 2300-2302.
4. ↑ Glicksman M., Powlus RA Observations of Electron - Hole Current Pinching in Indium Antimonide. // Fiz. Rev. - 1961. - v. 121.-N.6. - pp. 1659-1661.
5. ↑ Mecanismul de transfer al sarcinii Gaman VI și Drobot PN în structuri n±π-p+ pe bază de siliciu de înaltă puritate // Russian Physics Journal. - 2000. - V. 43. - N7. - P. 558-567
6. ↑ Gaman VI și Drobot PN Threshold Characteristics of Silicon Oscillistors // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.1. - P.55-60
7. ↑ Gaman VI și Drobot PN Frecvența pragului de instabilitate a plasmei elicoidale electron-hole // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.11. - P.1175-1181