DE1258891B - Anordnung zur Impulsverzoegerung mit einer Anzahl von Halbleiter-Volumeneffekt-Elementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/04

Nummer: 1 258 891

Aktenzeichen: T 30021 VIII a/21 al

Anmeldetag: 15. Dezember 1965

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zui Verzögerung von Signalen, vorzugsweise von Impulsen zur Ansteuerung von Generatoren für die Speisung elektronisch gesteuerter, aus mehreren Einzelstrahlern aufgebauter Antennen.

Wenn an eine Probe eines Halbleiters, vorzugsweise eines III-V-Verbindungshalbleiters, geeignetei Abmessungen über ohmsche Kontakte eine Spannung gelegt wird, die größer ist als ein bestimmter kritischei Wert, können im fließenden Strom Instabilitäten auftreten, die beispielsweise die Form von Mikrowellenschwingungen aufweisen, wie das unter anderem in der Literaturstelle Solid-State Commun., 1 (1963), S. 88 bis 91, »Microwave Oscillations of Current in Ill-V-Semiconductors«, beschrieben wurde.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Ausnutzung des oben beschriebenen Effekts eine Verzögerungsanordnung aufzuzeigen, die es gestattet, Signale stetig oder stufenweise zu verzögern, wobei die Verzögerungszeiten im ns- bzw. μβ-ΒβΓβίΛ liegen. Ein Bedarf für eine derartige Signalverzögerung besteht beispielsweise bei bestimmten Antennen, die aus mehreren Einzelstrahlern aufgebaut sind und durch elektronische Steuerung so gespeist werden, daß das einem Einzelstrahler zugeführte Speisesignal um einen ganz bestimmten Betrag gegenüber den Signalen für die anderen Strahler zeitlich verzögert.

Ausgehend von einer Anordnung zur Impulsverzögerung zur Ansteuerung von Generatoren für die Speisung elektronisch gesteuerter, aus mehreren Einzelstrahlern aufgebauter Antennen, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Anordnung aus der Kettenschaltung einer Anzahl von Halbleiter-Volumeneffekt-Elementen besteht, die jeweils so vorgespannt sind, daß noch keine Instabilität entsteht, und daß das zu verzögernde Signal dem ersten Element zugeführt wird, wobei das Signal eine derartige Amplitude besitzt, daß dieses Element zu einer Strominstabilität angeregt wird, die ihrerseits nach der Durchlaufzeit der im Halbleiterelement entstehenden Hochfeldzone durch das Element die Vorspannung des nachfolgenden Oszillators um einen solchen Betrag anhebt, daß dieser seinerseits zu einer Strominstabilität angeregt wird, die wiederum ein weiteres Halbleiter-Volumeneffekt-Element ansteuert usw., und daß das verzögerte Signal wahlweise nach jeder Stufe abgreifbar ist.

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.

Ist eine Halbleiterprobe mit einer Gleichvorspannung U_B vorgespannt, die kleiner ist als die zur Auslösung der Proben-Instabilität erforderliche kritische Anordnung zur Impulsverzögerung mit einer
Anzahl von Halbleiter-Volumeneffekt-Elementen

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. Berthold Bosch, 7901 Ehrenstein

Vorspannung U^ und wird ein Impuls, der verzögert werden soll, mit geeigneter Polarität so auf die Probe gegeben, daß die Vorspannung an der Halbleiterprobe mindestens auf den kritischen Wert angehoben wird, so sinkt der Strom im Außenkreis plötzlich und kehrt nach Durchlauf der Hochfeldzone durch die Probe in sehr kurzer Zeit auf seinen ursprünglichen Wert zurück. Dieser nach Durchlauf dei Hochfeldzone erfolgende zweite Strom- bzw. Spannungssprung wird nun dazu benutzt, eine weitere Halbleiterprobe anzusteuern, die ihrerseits je nach der gewünschten Verzögerung auf eine weitere Halbleiterprobe einwirkt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Sie besteht aus einer Kette von Halbleiter-Volumeneffekt-Elementen, die mit PrI, Pr 2 und Pm bezeichnet sind und bei der der Ausgang eines Elements jeweils mit dem Eingang des folgenden Elements verbunden ist. Jede Probe weist eine Vorspannungsquelle Ul, U 2 bzw. Un auf, die über den Widerstand R_{L v} R_L2 bzw. R_Ln der entsprechenden Probe eine Gleichspannung zuführt, die unterhalb der eingangs erwähnten kritischen Spannung U_K liegt. Die Ausgangsklemme K_{A t} der ersten Probe PrI ist über einen Kondensator C₁ mit der Steuerelektrode Si 2 der zweiten Probe Pr 2 gekoppelt. Zwischen der jeweiligen Steuerelektrode Si η und Masse liegt ein Widerstand R_n. Der Ausgangskontakt der zweiten Probe führt in analoger Weise über einen Kondensator C 2 zur Steuerelektrode der nachfolgenden Halbleiterprobe. Je nach gewünschtei Verzögerungszeit können η Proben in Reihe geschaltet werden. Deshalb ist die letzte der in der Figui dargestellten Proben mit Pm bezeichnet, die eine entsprechende Steuerelektrode St η und einen entsprechenden Ausgangskontakt K_An aufweist. Der

709 719/383

Ansteuerimpuls für die Verzögerungsanordnung wird der ersten Probe PrI über die beiden Klemmen a und b zugeführt. Parallel zu diesen Klemmen liegt ein Widerstand R₁. Die Klemme a, die auf Masse-. potential liegt, ist mit der Eingangsklemme K_{E ±} der Probe PrI verbunden. Die zweite Klemme b führt zu der vorzugsweise isoliert ausgebildeten Steuerelektrode Al an der Probe PrI. Die entsprechenden Steuerelektroden der Probe Pr 2 bzw. Pr n, die zwischen dem jeweiligen Widerstand R₂ bzw. R_n und der zugehörigen Halbleiterprobe liegen, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls isolierte Steuerelektroden.

Die an die Steuerelektroden St 2 bis St η gelangenden positiven Impulse, die entstehen, wenn beim Ansteuern der vorausgehenden Probe ihr Strom absinkt, bleiben ohne Wirkung. Erst der um die Laufzeit der Ladungsträger der jeweils vorhergehenden Proben verzögerte negative Impuls steuert die Proben an und erzeugt die gewünschte Instabilität im Strom. Die verzögerten Impulse können entweder an den Steuerelektroden selbst oder an den mit 1 bis η bezeichneten Klemmen abgegriffen werden, so daß man eine stufenweise Verzögerung erhält.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit für eine stufenweise Änderung der Verzögerung besteht darin, daß man die Halbleiterproben mit weiteren zusätzlichen Elektroden versieht, über welche die kritische Spannung an der Probe in geeigneter Weise beeinflußt wird.

In Weiterführung der Erfindung kann die Verzögerung auch kontinuierlich erfolgen durch Beeinflussung der Laufzeit der Ladungsträger in der Probe, was durch Ändern der Umgebungstemperatur oder durch Anlegen eines externen Magnetfeldes möglieh ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Impulsverzögerung zur Ansteuerung von Generatoren für die Speisung elekironisch gesteuerter, aus mehreren Einzelstrahlern aufgebauter Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus der Kettenschaltung einer Anzahl von Halbleiter-Volumeneffekt-Elementen (PrI, Pr 2 ... Pm) besteht, die jeweils so vorgespannt sind, daß noch keine Strominstabilität entsteht, und daß das zu verzögernde Signal dem ersten Element (PrI) zugeführt wird, wobei das Signal eine derartige Amplitude besitzt, daß dieses Element zu einei Strominstabilität angeregt wird, die ihrerseits nach der Durchlaufzeit der entstehenden Hochfeldzone in der Probe (PrI) die Vorspannung des nachfolgenden Elements (Pr 2) um einen solchen Betrag anhebt, daß auch dieses zeitlich verzögert zu einer Strominstabilität angeregt wird, die ihrerseits ein gegebenenfalls vorhandenes weiteres Halbleiter-Volumeneffekt-Element (Pm) ansteuert usw., und daß das verzögerte Signal wahlweise nach jeder Stufe abgreifbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verzögernde Signal zwischen Kathode (K_El) und einer vorzugsweise isolierten Steuerelektrode (StI) des jeweiligen Volumeneffekt-OsziHators angelegt wird.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Vorspannung der Proben durch weitere zusätzliche Kontakte beeinflußt wird.

4. Anordnung zur kontinuierlichen Änderung der Verzögerung mittels eines Volumeneffekt-Elements, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit der Ladungsträger in der Probe beeinflußt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstemperatur der Halbleiterprobe einstellbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterprobe einem variablen externen Magnetfeld ausgesetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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