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 >>>
В согласии с природой
Высказанные положения ни в коем случае не
претендуют на ранг истины в "конечной инстанции". Они только
отображают понимание автора о возможном развитии технических систем с учетом
основных положений ТРИЗ и имеющихся в природе законов самоорганизации и
саморазвития. Ав ...
Явления, обусловленные движением Земли относительно мирового эфира
Эйнштейн
предполагал, что все попытки обнаружить движение Земли относительно мирового
эфира оказались безуспешными. Безуспешными оказались попытки обнаружить
«эфирный ветер», возникающий при движении Земли относительно мирового эфира
вследствие полного увлечения эфира атмосферо ...
