Генераторы на диодах Ганна. Схема и принцип работы.

Диоды Ганна основаны на эффекте Ганна, который состоит в следующем. В некоторых полупроводниковых материалах зависимость между напряженностью электрического поля и подвижностью электронов имеет сильно выраженный нелинейный характер. Так, плоский полупроводниковый кристалл из арсенида галлия (в отличии от других полупроводниковых приборов без p-n-переходов) с двумя электродами, размещенными на его противоположных торцевых гранях (рисунок 1), обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой, имеющей падающий участок.

Рисунок 1.К объяснению эффекта Ганна.

Когда на такое устройство подается напряжение смещения, сдвигающее рабочую точку на нелинейный участок, электрическое поле между электродами оказывается распределенным неравномерно. Большая часть поля, называемого доменом, концентрируется в некоторой области. Домен неустойчив по объему кристалла и быстро перемещается от катода к аноду. Если смещение поддерживать постоянным, то, как только домен исчезнет у анода, он возникнет у катода, и этот процесс периодически повторяется. Ток во внешней цепи периодически меняется, а вольт-амперная характеристика диода будет иметь падающий участок. Если диод с такой характеристикой связан с резонатором, то устройство будет генерировать колебания на частоте резонатора (рисунок 2).

Рисунок 2.Схема генератора на диодах Ганна.

Для получения высокостабильных колебаний, резонатор выполняют из инвара. Такие генераторы используются в качестве гетеродинов, работающих на частотах до 20 и более ГГц.