Oscillistor

Oscillistor  je polovodičové zařízení sestávající z polovodičového vzorku, kterým protéká elektrický proud , umístěného v magnetickém poli podélném k elektrickému proudu a zatěžovacího odporu zapojeného do série se zdrojem konstantního napětí.

Historie

Poprvé jméno „oscillist“ dali Larrabee a Steele v práci „Oscillistor – nový typ polovodičového oscilátoru“ [1] .

Název je způsoben tím, že toto polovodičové zařízení generuje vysokofrekvenční elektrické oscilace, které se blíží sinusovému tvaru. Provoz zařízení je založen na jevu spirálové nestability elektron-dírového plazmatu . Tento jev v polovodičích objevili Yu. L. Ivanov a S. M. Ryvkin v roce 1957, kteří provedli experimenty se vzorkem vyrobeným z germania ve formě tyče o průřezu 1,5 × 1,5 mm a délce 8 mm s ohmickým kontakty na koncích [2] . Forma proudově-napěťové charakteristiky se mírně lišila od lineární. Vzorky procházel při pokojové teplotě stejnosměrný proud. Kolísání proudu bylo zaznamenáváno jako kolísání napětí na rezistoru zapojeném do série se vzorkem. Výskyt kmitů měl prahový charakter: pro dané magnetické pole B vznikaly kmity pouze při určitém proudu vzorkem a při daném proudu až od určité minimální hodnoty Tl [2] .

Principy činnosti

Při dostatečně striktní rovnoběžnosti vektoru magnetické indukce se směrem protékajícího proudu byly kmity blízké sinusovému a měly frekvenci 10–15 kHz. Při vychýlení z této rovnoběžnosti o úhel 10° došlo k silnému zkreslení tvaru kmitů a snížení amplitudy. Snížení teploty vzorků zvýšilo amplitudu a frekvenci kmitů a jejich intenzivní osvětlení vedlo k rozpadu kmitů. Leptání povrchu vzorků peroxidem vodíku přispělo ke vzniku oscilací.

Zvýšení proudu nad prahovou hodnotu při daném magnetickém poli zvýšilo amplitudu a frekvenci kmitů. Podobně zvýšení magnetického pole nad Bmin při daném proudu také zvýšilo amplitudu a frekvenci kmitů, ale v menší míře, než když se změnil stejnosměrný proud vzorkem.

Povaha výkyvů tedy závisela na řadě faktorů. Ve všech případech však zvýšení nebo snížení amplitudy oscilací souvisejících s některou z podmínek experimentu vedlo ke zvýšení nebo snížení jejich frekvence [2] .

Oscilace proudu za podmínek podobných těm, které jsou popsány v [2] byly později pozorovány u india antimonidu ve vstřikovacím režimu [3] a v režimu nárazové ionizace [4] .

Značné množství prací o nestabilitě helikálního plazmatu (HI) v polovodičích, publikovaných před začátkem 90. let 20. století, je většinou věnováno zákonitostem vývoje HI ve vzorcích germania. Křemík, který je základním materiálem moderní elektroniky, je v praktickém srovnání s germaniem příznivý. Parametry povrchu křemíku jsou v průběhu času stabilnější díky přirozenému růstu oxidu {{{1}}} . Kromě toho byly vyvinuty spolehlivé metody umělé ochrany povrchu křemíkových struktur. Právě kvůli nestabilitě povrchových vlastností germania měla zařízení na bázi HV v germanii parametry, které byly v čase nestabilní. Díky širšímu pásmu je provozní teplota křemíkových diod vyšší než u germaniových diod. Určité praktické výhody očekávané od křemíkových zařízení se spirálovou nestabilitou činí studium spirálové nestability v křemíku aktuální.

Pro praktickou aplikaci jsou vyžadovány křemíkové struktury ve formě tyčí s minimální vzdáleností dz mezi koncovými vstřikovacími kontakty. Čím menší dz, tím menší je magnetická mezera v systému malých permanentních magnetů, ve kterých je polovodičová struktura umístěna, tím větší je hodnota indukce a širší teplotní rozsah oscilátorového zařízení a tím vyšší je frekvence a amplituda generování oscilátoru při daném napětí na oscillistu.

Podrobná studie křemíkových oscilátorů se sadou různých délek v širokém teplotním rozsahu od 77 K do 370 K a v širokém rozsahu magnetických polí od 0 do 3,5 T byla poprvé provedena v sérii experimentálních studií P. N. Drobota, provedl na Tomské státní univerzitě pod obecným vedením a vědeckou diskusí profesora V. I. Gamana [5] [6] [7] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Larrabee RD, Steel MC Oscillistor - Nový typ polovodičového oscilátoru J. Appl. Phys. v.31, N.9 str. 1519-1523 (1960). doi : 10.1063/1.1735885
  2. ↑ 1 2 3 4 Ivanov Yu.L., Ryvkin SM  Výskyt proudových oscilací ve vzorcích germania umístěných v elektrickém a podélném magnetickém poli. // JTF. - 1958. - v. 28. - c. 4. - str. 774-775.
  3. ↑ Bok J., Veilex R. Semi-Conductivite Experiences d'electrons chauds SbIn. Aplikace a la realizace oscilátoru. // ČR akad. Paříž. - 1959. - v. 248.-N16. — s. 2300-2302.
  4. ↑ Glicksman M., Powlus RA Observations of Electron - Hole Current Pinching in Indium Antimonide. // Phys. Rev. - 1961. - v. 121.-N.6. - str. 1659-1661.
  5. ↑ Gaman VI a Drobot PN Mechanismus přenosu náboje ve vysoce čistých strukturách n±π-p+ na bázi křemíku // Russian Physics Journal. - 2000. - V. 43. - N7. - S. 558-567
  6. ↑ Gaman VI a Drobot PN Prahové charakteristiky křemíkových oscilátorů // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.1. - S.55-60
  7. ↑ Gaman VI a Drobot PN prahová frekvence nestability spirálového elektron-díra plazmatu // Russian Physics Journal. - 2001. - V. 44. - N.11. - S.1175-1181