Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Геометрия p-i-n структуры

Самовоздействие сильных миллиметровых волн в волноводах с интегральными p-i-n-структурами

Игорь Петрович Мороз, Владимир Всеволодович Гримальский, Светлана Владимировна Кошевая, Анатолий Николаевич Коцаренко

Аннотация


Теоретически исследовано нелинейное взаимодействие миллиметровых (мм) электромагнитных волн высокого уровня мощности с кремниевыми интегральными p-i-n-структурами, помещенными в металлический волновод. Проведена оценка уровня двойной инжекции носителей заряда вследствие детектирования электрического поля высокого уровня интенсивности миллиметрового диапазона в p-i-n-структурах. Сформулировано математическую модель взаимного влияния электромагнитных волн и инжектированных носителей зарядов в активной области p-i-n-структур. Найдено численное решение нелинейного уравнения Гельмгольца, дополненного надлежащими граничными условиями на границе активной области. Влияние электромагнитной волны высокого уровня мощности приводит к избыточной инжекции носителей в активную область полупроводника между p+-i, n+-i инжектирующими контактами и перераспределению электрического поля внутри структуры. Коэффициенты отражения и прохождения резко изменяются с изменением входной амплитуды электромагнитной волны. Это приводит к бистабильности этих коэффициентов. Бистабильность более выражена в низкочастотной части мм диапазона.

Ключевые слова


интегральная p-i-n-структура; миллиметровая волна; самовоздействие; бистабильность

Полный текст:

PDF

Литература


Pozar, M., Microwave Engineering. N.Y.: Wiley, 2010. 736 р.

Kwok, K. Ng, Complete Guide to Semiconductor Devices. N.Y.: Wiley-Interscience, 2002. 740 р.

Sze, S.; Kwok, K. Ng, Physics of Semiconductor Devices. N.Y.: Wiley-Interscience, 2006. 815 р.

Гусятинер, М. С. “О сопротивлении потерь p-i-n-структуры при прямом смещении,” Электронная техника. Сер. Полупроводниковые приборы, №. 7, С. 54–57, 1970.

Либерман, Л. С., “О сопротивлении p-i-n-диода на СВЧ,” Электронная техника. Сер. Полупроводниковые приборы, № 5, С. 16–21, 1971.

СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет. Под ред. И. В. Мальского, Б. А. Сестрорецкого. М.: Сов. радио, 1969, с. 414–572.

Адирович, Э. И.; Карагеоргий-Алкалаев, П. М.; Лейдерман, А. Ю., Токи двойной инжекции в полупроводниках. Под ред. Гальперина. М.: Сов. радио, 1978. 320 с.

Кошевая, С. В.; Кишенко, Я. И.; Смойловский, М. И.; Трапезон, В. А. “Быстродействующие широкополосные модуляторы на p-i-n-структурах (Обзор),” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 32, № 10, с. 14–23, 1989.

Grimalsky, V.; Koshevaya, S.; Zamudio-Lara, A.; Escobedo-Alatorre, J., “Terahertz modulators based on silicon p-i-n-structures in dielectric waveguides,” Terahertz Sci. Technol., Vol. 4, No. 2, P. 59–70, 2011. URI: http://www.tstnetwork.org/10.11906/TST.059-070.2011.06.08.

Koshevaya, S. V.; Gutierrez, E. A.; Moroz, I.; Tecpoyotl-T., M.; Grimalsky, V., “Injection problem in powerful quasi-optical modulator,” Proc. of Int. Conference on Microwaves and Radar, МIKON-98, 20–22 May 1998, Krakow, Poland. IEEE, 1998, Vol. 2, p. 348–350. DOI: https://doi.org/10.1109/MIKON.1998.740820.

Карушкин, Н. Ф.; Коберидзе, А. В.; Юнисов, Л. Е. “Экспериментальное исследование p-i-n-структур с толстой базой на высоком уровне мощности,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 33, № 3, С. 74–76, 1990.

Karushkin, N. F., “Millimeter-wave devices for modulation and switching,” Telecom. Radio Eng., Vol. 63, No. 7–12, P. 607–619, 2005. DOI: http://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v63.i7.30.

Запорожец, В. В.; Коберидзе, А. В.; Юнисов, Л. Е.; Яцюк, М. И. “Экспериментальное исследование СВЧ p-i-n диодах аттенюаторов на высоком уровне мощности,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 30, № 5, с. 94–96, 1987.

Владимиров, В. В.; Волков, А. Ф.; Мейлихов, Е. З. Плазма полупроводников. M.: Атомиздат, 1979. 256 с.

Yu, P. Y.; Cardona, M., Fundamentals of Semiconductors. N.Y.: Springer, 2010. 775 р.

Бонч-Бруевич, В. Л.; Калашников, С. Г., Физика полупроводников. М.: Наука, 1990. 685 с.

Пожела, Ю. К., Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках. М.: Наука, 1977. 367 с.

Смит, Р., Полупроводники. Пер. с англ. под ред. Н. А. Пенина. М.: Мир, 1982. 558 с.

Витлина, Р. A.; Дыхне, А., “Отражение электромагнитных волн от поверхности с мелким рельефом,” ЖЭТФ, Т. 99, № 6, С. 1758–1771, 1991.

Пикус, Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов. М.: Наука, 1965. 448 с.

Викулин, И. М.; Стафеев, В. И., Физика полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1990. 263 с.

Гаман, В. И., Физика полупроводниковых приборов. Томск: НТЛ, 2000. 426 с.

Cамарский, А. А.; Гулин, А. В., Численные методы. М.: Наука, 1989. 432 с.

Sadiku, M. N. O., Numerical Techniques in Electromagnetics, 2nd ed. N.Y.: CRC Press, 2000. 750 p.

Collin, R., Field Theory of Guided Waves. N.Y.: IEEE Press, 1991. 852 р.

Самарский, A. A., Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.

Gibbs, H. M., Optical Bistability. Orlando: Academic Press, 1985. 471 р.




DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347018030032

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2018
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта