Характеристики шумових діодів з варізонним катодом з урахуванням ефектів саморозігрівання

Анотація

Актуальність. Існує ряд обмежень щодо отримання генерації електромагнітних коливань на високих частотах та функціонального застосування твердотілих електронних пристроїв. Фізичні обмеження, або інерційність ключових процесів, які визначають його роботу, часто є перешкодою для досягнення відповідної робочої частоти, або потрібного функціоналу. Використання варізонних матеріалів та їх вдале поєднання із структурою приладу, на зразок біполярних гетеротранзисторів, або діодів на основі міждолинного переносу електронів, часто може забезпечити отримання відповідних характеристик. Використання варізонних матеріалів дає змогу покращити частотні характеристики приладів, що є актуальним для створення зокрема активних елементів призначених для генерації складних шумових сигналів.

Метою роботи є розробка та визначення характеристик активного елементу на основі GaN з варізонною меза-структурою на основі InGaN.

Методи і методологія. Для моделювання роботи діода та отримання його характеристик використано багаточастинковий метод Монте-Карло, що містив процедуру визначення розподілу температури та враховував теплові властивості контактних областей (катоду, аноду і підкладки).

Результати. Запропоновано активний елемент на основі GaN для застосування в широкому діапазоні частот. Структура діода являє собою провідний канал з катодною мезо-структурою на основі варізонного шару InGaN та двома омічними контактами до катода та анода. Отримано характеристики діода при постійному струмі. Розглянуто умови для отримання необхідного розподілу електричного поля в катоді діода.

Висновки. Характеристики активного елемента на основі GaN з варізонною InGaN меза-структурою на катоді було отримано моделюванням методом Монте-Карло. Показано, що в такій структурі можна отримати стабілізацію електричного поля, ударну іонізацію та використати її для генерації шумового сигналу в широкій смузі частот.