Негатроника. Исторический обзор
Исследование эффекта лавинного умножения в коллекторном переходе биполярного транзистора привело к созданию лавинного транзистора, на в.а.х. которого имеется участок отрицательного сопротивления [20]. Теоретические исследования таких негатронов и импульсных устройств на их основе, проведенные В.П.Дьяконовым [21], показали возможность формирования импульсов с временем нарастания 0,1 .1нс и амплитудой до 15В и более на сопротивлении нагрузки в 750Ом. Некоторые транзисторы позволяют при меньшей амплитуде генерировать импульсы с частотой повторения до 1ГГц, другие, при значительно меньших частотах повторения, способны формировать импульсы с амплитудой по напряжению до 100В на нагрузке 50Ом или импульсы с амплитудой по току до 50А на сопротивлении нагрузки в 0,5 .1Ом. Наличие между эмиттером и коллектором лавинного транзистора индуктивного импеданса с отрицательной вещественной составляющей стало предпосылкой использования его в качестве высокодобротного полупроводникового аналога индуктивности [22]. Однако большие шумы таких негатронов, обусловленные лавинным эффектом, и низкая температурная стабильность сделали применение лавинных транзисторов в таком качестве бесперспективным.
Технологические методы создания планарных полупроводниковых приборов достигли высокого совершенства. Поэтому негатроны на p-n переходах могут обладать относительно высокой надежностью и воспроизводимостью. Однако процесс их изготовления трудоемкий, поскольку требует проведения от двух до четырех высокотемпературных процессов окисления и диффузии, и соответствующего количества процессов фотолитографии. С этой точки зрения более интересны аморфные и поликристаллические полупроводниковые пленки, в которых наряду с ОС (отрицательным сопротивлением) существует и переключение с памятью. При приложении к пленке определенного порогового напряжения, она скачком переходит в низкоомное состояние и сохраняет его даже в случае отключения питания. Первое сообщение в 1969г. о наблюдении ОС в стеклообразных полупроводниках дало толчок к созданию различных негатронов на основе халькогенидных материалов [23]. Однако до сих пор физические механизмы возникновения ОС в таких полупроводниках окончательно не изучены. Исследования в этом направлении активно ведутся в Азербайджанской научной школе под руководством профессора Ф.Д.Касимова [24], где в 1991 году была проведена первая Всесоюзная научно-техническая конференция по негатронике [2].
Общим существенным недостатком всех выше рассмотренных полупроводниковых негатронов является зависимость их отрицательного сопротивления от физических свойств полупроводниковых кристаллов и физических процессов в них. А стремление реализовать 100% внутреннюю положительную обратную связь внутри кристалла накладывает жесткие требования к технологии изготовления таких негатронов, затрудняет производство идентичных приборов и дальнейшее их применение. Эти недостатки при создании транзисторных негатронов были частично преодолены путем реализации комбинированной 100% положительной обратной связи: частично внутренней, за счет временной задержки неосновных носителей в базе транзистора; частично, за счет введения цепи внешней обратной связи. Началом этого направления, видимо, следует считать 1956г., когда Ямагучи (J.Jamaguchi) исследовал негатрон на транзисторе с общим коллектором и индуктивной цепью обратной связи между базой и коллектором [25]. В дальнейшем были исследованы различные модификации такого негатрона, получившего наименование «индуктивный транзистор», т. к. он оказался перспективным в качестве полупроводникового аналога индуктивности. Следует отметить успешное применение этого негатрона в различных аналоговых СВЧ устройствах (активных фильтрах, генераторах, преобразователях частоты, мультиплексорах, активных антеннах и др.). Основы проектирования таких устройств были заложены в работах Дилла (Н.Dill) [22], Адамса и Хо (D.K.Adams, R.Y.С.Ho) [26] и др. Систематизация и дальнейшее развитие этого научного направления сделано автором этой статьи в работах [24, 27], где предложено рассматривать транзистор как обобщенный преобразователь иммитанса, и обоснован физический механизм возникновения динамического отрицательного сопротивления на его клеммах.
Немного больше о технологиях >>>
Судьба термоядерного синтеза
Идея
создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. Тогда от нее было
решено отказаться, поскольку ученые были не в состоянии решить множество
технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем ученым удалось
«заставить» реактор произвести хоть сколько-ни ...
Изобретать по правилам
Задавали ли Вы себе когда-нибудь вопрос:
"Бывают ли нетворческие профессии?" Какие? Фрезеровщик на заводе
приделал несколько линз и зеркал к обычному станку. Теперь он, даже не
поворачивая головы, видит все шкалы, не надо "нырять" к нониусам,
терять время, с ...
