RU2168801C1 - Gunn-effect diode (design versions) - Google Patents

Gunn-effect diode (design versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2168801C1
RU2168801C1 RU2000129626/28A RU2000129626A RU2168801C1 RU 2168801 C1 RU2168801 C1 RU 2168801C1 RU 2000129626/28 A RU2000129626/28 A RU 2000129626/28A RU 2000129626 A RU2000129626 A RU 2000129626A RU 2168801 C1 RU2168801 C1 RU 2168801C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
semiconductor
layers
cylindrical
metal
Prior art date
Application number
RU2000129626/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.В. Кожитов
Т.Т. Кондратенко
В.В. Крапухин
Г.Г. Тимошина
Т.Я. Кондратенко
Д.Г. Крутогин
Original Assignee
Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) filed Critical Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)
Priority to RU2000129626/28A priority Critical patent/RU2168801C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168801C1 publication Critical patent/RU2168801C1/en
Priority to AU2001296104A priority patent/AU2001296104A1/en
Priority to PCT/RU2001/000409 priority patent/WO2002031884A1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

FIELD: electronic engineering; microwave diodes for electronic and radio electronic industry. SUBSTANCE: diode has its cathode metal contact made in the form of single-crystal nonmagnetic metal cylinder with body- centered or face-centered lattice incorporating faces 111 or 100. Grown on its external surface is first cylinder-shaped degenerated single-crystal n layer whose external surface carries sequentially formed cylinder-shaped active single-crystal n layer and second degenerated n+ layer. Deposited on the latter layer is anode metal contact in the form of two cylindrical layers made of different metals. Electric conductivity of upper cylindrical metal layer of pair is higher than that of lower one along current flow. Two more design versions of Gunn-effect diodes are proposed. EFFECT: increased output microwave power, reduced electrothermal degradation. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электронной техникe, в частности к конструированию и технологии изготовления полупроводниковых сверхвысокочастотных (СВЧ) диодов Ганна, и может быть использовано в электронной и радиоэлектронной промышленности. The invention relates to electronic equipment, in particular to the design and manufacturing technology of semiconductor microwave (microwave) diodes Gunn, and can be used in the electronic and electronic industries.

Известны аналоги всех вариантов изобретения диоды Ганна, содержащие два полупроводниковых слоя n+-типа, активный полупроводниковый n-типа слой и анодный и катодный металлические контакты (см. RU 2064718 С1, 27.07.96; US 5145809 C1, 08.09.92).Known analogues of all variants of the invention are Gunn diodes containing two n + -type semiconductor layers, an n-type active semiconductor layer, and anode and cathode metal contacts (see RU 2064718 C1, 07.27.96; US 5145809 C1, 08.09.92).

Недостатками указанных диодов плоской структуры являются малый уровень выходной СВЧ-мощности, малый уровень рассеиваемой мощности, электротепловая деградация при эксплуатации. The disadvantages of these flat-structure diodes are a low level of output microwave power, a low level of power dissipation, and electrical thermal degradation during operation.

Наиболее близким аналогом (прототипом) для всех предложенных вариантов изобретения является диод Ганна (Справочник по полупроводниковым приборам. Диоды. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы/Под ред. Н.Н. Горюнова, М.: Энергоиздат, 1983, с. 493), который содержит металлические контакты анода и катода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой. В качестве материалов при изготовлении полупроводниковых слоев используются, как правило, GaAs или GaP, или InP.The closest analogue (prototype) for all proposed variants of the invention is the Gunn diode (Handbook of semiconductor devices. Diodes. Thyristors. Optoelectronic devices / Edited by NN Goryunov, M .: Energoizdat, 1983, p. 493), which contains metal contacts of the anode and cathode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active single-crystal semiconductor n-type layer. As materials in the manufacture of semiconductor layers are used, as a rule, GaAs or GaP, or InP.

Недостатками указанного диода плоской структуры являются малый уровень выходной СВЧ-мощности, малый уровень рассеиваемой мощности, электротепловая деградация при эксплуатации. The disadvantages of this flat-structure diode are a low level of microwave output power, a low level of power dissipation, and electrical thermal degradation during operation.

Задачей, на решение которой направлено изобретение по первому варианту, является производство мощных генераторов и усилителей СВЧ с диодами Ганна, обладающих более высокими показателями надежности при заданном КПД. The problem to which the invention is directed according to the first embodiment is the production of powerful microwave generators and amplifiers with Gunn diodes, which have higher reliability indicators for a given efficiency.

Техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении первого варианта изобретения, являются повышение выходной мощности СВЧ-колебаний и снижение уровня электротепловой деградации. Technical results that can be obtained by implementing the first embodiment of the invention are to increase the output power of microwave oscillations and reduce the level of electrical thermal degradation.

Указанные технические результаты по первому варианту изобретения достигаются следующим. Диод Ганна содержит металлические контакты анода и катода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой.These technical results according to the first embodiment of the invention are achieved as follows. The Gunn diode contains metal contacts of the anode and cathode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active single-crystal semiconductor n-type layer.

Отличие диода состоит в том, что металлический контакт катода выполнен в виде монокристаллического цилиндра из немагнитного металла с объемно-центрированной или гранецентрированной решеткой с гранями (111) или (100), на внешней поверхности которого выращен первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой цилиндрической формы, на внешней поверхности которого последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх которого нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя металла по направлению протекания электрического тока.The difference between the diode is that the metal contact of the cathode is made in the form of a single crystal non-magnetic metal cylinder with a body-centered or face-centered lattice with (111) or (100) faces, on the outer surface of which the first degenerate single-crystal semiconductor n + type cylindrical layer is grown forms, on the outer surface of which an active single-crystal n-type semiconductor semiconductor layer and a second degenerate single-crystal are successively formed having a cylindrical shape th semiconductor n + -type layer, over which an anode metal contact is applied in the form of two cylindrical layers of a given length made of different non-magnetic metals, while the electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer in the direction of electric current flow .

В конкретных формах по первому варианту изобретения металлический контакт катода выполнен из немагнитных металлов: молибдена или вольфрама, или ванадия и им родственных металлов, а цилиндрические слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитных металлов: золота или серебра, или платины, или алюминия и других. In specific forms according to the first embodiment of the invention, the metal contact of the cathode is made of non-magnetic metals: molybdenum or tungsten, or vanadium and related metals, and the cylindrical layers in the metal contact of the anode are made of non-magnetic metals: gold or silver, or platinum, or aluminum and others.

В конкретных формах по первому варианту изобретения все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs, или GaP, или InP и других. In specific forms according to the first embodiment of the invention, all semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs, or GaP, or InP, and others.

Задачей, на решение которой направлено изобретение по второму варианту изобретения, является производство мощных генераторов и усилителей СВЧ с диодами Ганна, обладающих более высокими показателями надежности при заданном КПД. The problem to which the invention is directed according to the second embodiment of the invention is the production of powerful microwave generators and amplifiers with Gunn diodes, which have higher reliability indicators for a given efficiency.

Техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении второго варианта изобретения, являются повышение выходной мощности СВЧ-колебаний и снижение уровня электротепловой деградации. Technical results that can be obtained by implementing the second embodiment of the invention are to increase the output power of microwave oscillations and reduce the level of electrothermal degradation.

Указанные технические результаты по второму варианту изобретения достигаются следующим. Диод Ганна содержит металлические контакты катода и анода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный полупроводниковый n-типа слой.The indicated technical results according to the second embodiment of the invention are achieved as follows. The Gunn diode contains metal contacts of the cathode and anode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active semiconductor n-type layer.

Отличие диода состоит в том, что первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой выращен в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого сформирован металлический контакт катода, выполненный в виде полого цилиндра, состоящего из двух слоев, выполненных из разных немагнитных металлов, а на внешней поверхности которого последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх последнего нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя металла в каждой паре слоев больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя металла по направлению протекания электрического тока.The difference between the diode is that the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer is grown in the form of a hollow cylinder, on the inner surface of which a metal cathode contact is formed, made in the form of a hollow cylinder consisting of two layers made of different non-magnetic metals, and the outer surface of which are successively formed a cylindrical shape having an active monocrystalline n-type semiconductor layer and a second degenerate semiconductor monocrystalline n + -type layer over the last deposited metallic anode contact in the form of two cylindrical layers of predetermined length formed of different non-magnetic metals, the conductivity of the upper cylindrical metal layer in each pair of layers is greater than the conductivity of the lower cylindrical metal layer in the direction of flow of electric current.

В конкретных формах по второму варианту изобретения цилиндрические слои в металлическом контакте катода выполнены из немагнитных металлов: алюминия или серебра, или титана, или меди, или золота, или молибдена и других, а цилиндрические слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитных металлов: платины или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других. In specific forms according to the second embodiment of the invention, the cylindrical layers in the metal contact of the cathode are made of non-magnetic metals: aluminum or silver, or titanium, or copper, or gold, or molybdenum and others, and the cylindrical layers in the metal contact of the anode are made of non-magnetic metals: platinum or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten, and others.

В конкретных формах по второму варианту изобретения все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs или GaP, или InP и других. In specific forms according to the second embodiment of the invention, all the semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs or GaP, or InP, and others.

Задачей, на решение которой направлено изобретение по третьему варианту изобретения, является производство мощных генераторов и усилителей СВЧ с диодами Ганна, обладающих более высокими показателями надежности при заданном КПД. The problem to which the invention is directed according to the third embodiment of the invention is the production of powerful microwave generators and amplifiers with Gunn diodes, which have higher reliability indices for a given efficiency.

Техническими результатами, которые могут быть получены при осуществлении третьего варианта изобретения, являются повышение выходной мощности СВЧ-колебаний и снижение уровня электротепловой деградации. Technical results that can be obtained by implementing the third embodiment of the invention are to increase the output power of microwave oscillations and reduce the level of electrical thermal degradation.

Указанные технические результаты по третьему варианту изобретения достигаются следующим. Диод Ганна содержит металлические контакты катода и анода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный полупроводниковый n-типа слой.The indicated technical results according to the third embodiment of the invention are achieved as follows. The Gunn diode contains metal contacts of the cathode and anode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active semiconductor n-type layer.

Отличие диода состоит в том, что первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой выращен в виде сплошного цилиндра заданной длины, на внешней поверхности которого последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх последнего нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, а металлический контакт катода сформирован на торцах первого вырожденного монокристаллического полупроводникового n+-типа слоя в виде двух слоев, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего слоя металла в каждой паре больше удельной электропроводности нижнего слоя металла по направлению протекания электрического тока.The difference between the diode is that the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer is grown in the form of a continuous cylinder of a given length, on the outer surface of which an active single-crystal semiconductor n-type layer is sequentially formed, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer , on top of the latter, a metal contact of the anode is applied in the form of two cylindrical layers of a given length, made of different non-magnetic metals, and metallic The cathode contact is formed at the ends of the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer in the form of two layers made of different non-magnetic metals, while the specific electrical conductivity of the upper metal layer in each pair is greater than the electrical conductivity of the lower metal layer in the direction of electric current flow.

В конкретных формах по третьему варианту изобретения слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитного металла: платины или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других, а цилиндрические слои в металлическом контакте катода выполнены из немагнитных металлов: алюминия или молибдена, или серебра, или титана, или меди, или золота и других. In specific forms according to the third embodiment of the invention, the layers in the metal contact of the anode are made of non-magnetic metal: platinum or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten and others, and the cylindrical layers in the metal contact of the cathode are made of non-magnetic metals: aluminum or molybdenum, or silver or titanium, or copper, or gold and others.

В конкретных формах по третьему варианту изобретения все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs или GaP, или InP и других. In specific forms according to the third embodiment of the invention, all the semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs or GaP, or InP and others.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - пример конструкции диода по первому варианту изобретения; на фиг. 2 - пример конструкции диода по второму варианту изобретения; на фиг. 3 - пример конструкции диода по третьему варианту изобретения. The invention is illustrated by drawings, where: 1 is an example of a design of a diode according to a first embodiment of the invention; in FIG. 2 is an example of a design of a diode according to a second embodiment of the invention; in FIG. 3 is an example of a design of a diode according to a third embodiment of the invention.

Полупроводниковый диод Ганна по первому варианту изобретения (фиг. 1) содержит следующие конструктивные элементы: металлический контакт 1 катода, выполненный в виде монокристаллического цилиндра из немагнитного металла с объемно-центрированной или гранецентрированной решеткой с гранями (111) или (100). В контакте 1 могут использоваться немагнитные металлы: молибден или вольфрам, или ванадий и им родственные металлы. На внешней поверхности контакта 1 выращен первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой 2 (подложка) цилиндрической формы. На внешней поверхности слоя 2 последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой 3 и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой 4. Поверх слоя 4 нанесен многослойный металлический контакт 5 анода в виде двух цилиндрических слоев 6, 7 заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов. Удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя 6 металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя 7 металла по направлению протекания электрического тока. Цилиндрические слои 6, 7 в многослойном металлическом контакте могут быть выполнены из немагнитного металла: золота или серебра, или платины, или алюминия и других.The Gunn semiconductor diode according to the first embodiment of the invention (Fig. 1) contains the following structural elements: a metal cathode contact 1 made in the form of a single crystal non-magnetic metal cylinder with a body-centered or face-centered lattice with (111) or (100) faces. In contact 1, non-magnetic metals can be used: molybdenum or tungsten, or vanadium and related metals. On the outer surface of contact 1, the first degenerate single-crystal n + -type semiconductor layer 2 (substrate) of a cylindrical shape is grown. On the outer surface of layer 2, an active single-crystal semiconductor n-type semiconductor layer 3 and a second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer 4 are sequentially formed on the outer surface of layer 4. A multi-layer metal contact 5 of the anode is applied on top of layer 4 in the form of two cylindrical layers 6, 7 of a given length, made of different non-magnetic metals. The electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer 6 in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer 7 in the direction of electric current flow. The cylindrical layers 6, 7 in the multilayer metal contact can be made of non-magnetic metal: gold or silver, or platinum, or aluminum, and others.

Полупроводниковые слои 2, 3, 4 выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs или GaP, или InP и других. The semiconductor layers 2, 3, 4 are made of semiconductor materials: GaAs or GaP, or InP and others.

Принцип действия диода Ганна по первому варианту изобретения заключается в следующем. Постоянное напряжение прикладывается между контактами 1 и 5. При приложении напряжения в цилиндрическом активном слое 3 по радиусу протекает рабочий электрический ток, который возбуждает в нем переменные электрические колебания в СВЧ-диапазоне. Цилиндрическая структура диода Ганна позволяет пропускать большие рабочие токи, обеспечивающие высокий уровень генерируемой СВЧ-мощности при заданном КПД. The principle of operation of the Gunn diode according to the first embodiment of the invention is as follows. A constant voltage is applied between contacts 1 and 5. When voltage is applied in the cylindrical active layer 3, a working electric current flows along the radius, which excites alternating electric vibrations in it in the microwave range. The cylindrical structure of the Gunn diode allows you to pass large operating currents, providing a high level of generated microwave power at a given efficiency.

Диод по второму варианту изобретения (фиг. 2) содержит следующие конструктивные элементы: первый вырожденный монокристаллический кремниевый полупроводниковый n+-типа слой 8 (подложка), выращенный в виде полого цилиндра. На внутренней поверхности слоя 8 сформирован металлический контакт 9 катода, выполненный в виде полого цилиндра, состоящего из двух слоев 10, 11, выполненных из разных немагнитных металлов, например алюминия или серебра, или титана, или меди, или золота, или молибдена и других.The diode according to the second embodiment of the invention (Fig. 2) contains the following structural elements: the first degenerate monocrystalline silicon semiconductor n + -type layer 8 (substrate) grown in the form of a hollow cylinder. On the inner surface of the layer 8, a metal contact 9 of the cathode is formed, made in the form of a hollow cylinder, consisting of two layers 10, 11 made of different non-magnetic metals, for example aluminum or silver, or titanium, or copper, or gold, or molybdenum, and others.

Удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя 10 металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя 11 металла по направлению протекания электрического тока. The electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer 10 in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer 11 in the direction of electric current flow.

На внешней поверхности слоя 8 последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный полупроводниковый n-типа слой 12 и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой 13. Поверх слоя 13 нанесен металлический контакт 14 анода в виде двух цилиндрических немагнитных слоев 15, 16 заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, например платины или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других.A cylindrical active n-type semiconductor layer 12 and a second degenerate single-crystal n + -type semiconductor n + -type layer 13 are sequentially formed on the outer surface of the layer 8. A metallic contact 14 of the anode is applied over the layer 13 in the form of two cylindrical non-magnetic layers 15, 16 of a given length, made from various non-magnetic metals, for example platinum or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten, and others.

Удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя 15 металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя 16 металла по направлению протекания электрического тока. The electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer 15 in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer 16 in the direction of electric current flow.

Полупроводниковые слои 8, 12 и 13 выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs или GaP, или InP и других. The semiconductor layers 8, 12 and 13 are made of semiconductor materials: GaAs or GaP, or InP and others.

Принцип действия полупроводникового выпрямительного диода по второму варианту изобретения заключается в следующем. Постоянное напряжение прикладывается между контактами 9 и 14. При приложении напряжения в цилиндрическом активном слое 12 по радиусу, протекает рабочий электрический ток, который возбуждает в нем переменные электрические колебания в СВЧ-диапазоне. Цилиндрическая структура диода Ганна позволяет пропускать большие рабочие токи, обеспечивающие высокий уровень генерируемой СВЧ-мощности при заданном КПД. The principle of operation of the semiconductor rectifier diode according to the second embodiment of the invention is as follows. A constant voltage is applied between contacts 9 and 14. When a voltage is applied in the cylindrical active layer 12 along the radius, a working electric current flows, which excites alternating electric vibrations in it in the microwave range. The cylindrical structure of the Gunn diode allows you to pass large operating currents, providing a high level of generated microwave power at a given efficiency.

Полупроводниковый выпрямительный диод по третьему варианту изобретения (фиг. 3) содержит следующие конструктивные элементы: первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой 17 (подложка), выращенный в виде сплошного цилиндра заданной длины. На внешней поверхности слоя 17 последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный полупроводниковый n-типа слой 18, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой 19. Поверх слоя 19 нанесен металлический контакт 20 анода в виде двух цилиндрических немагнитных слоев 21, 22 заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, например платины или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других.The semiconductor rectifier diode according to the third embodiment of the invention (Fig. 3) contains the following structural elements: the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer 17 (substrate) grown in the form of a continuous cylinder of a given length. An active n-type semiconductor layer 18, a second degenerate single-crystal n + -type single-layer semiconductor semiconductor layer 18, is successively formed on the outer surface of the layer 17. A metal contact 20 of the anode is applied over the layer 19 in the form of two cylindrical non-magnetic layers 21, 22 of a given length, made from various non-magnetic metals, for example platinum or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten, and others.

Удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя 21 металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя 22 металла по направлению протекания электрического тока. На торцах первого вырожденного монокристаллического полупроводникового n+-типа слоя 17 сформирован металлический контакт 23 катода в виде двух слоев 24, 25, выполненных из разных немагнитных металлов, например алюминия или молибдена, или серебра, или титана, или меди, или золота и других.The electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer 21 in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer 22 in the direction of electric current flow. At the ends of the first degenerate single-crystal semiconductor n + type of layer 17, a metal contact 23 of the cathode is formed in the form of two layers 24, 25 made of different non-magnetic metals, for example aluminum or molybdenum, or silver, or titanium, or copper, or gold and others.

Удельная электропроводность верхнего слоя 24 металла в паре больше удельной электропроводности нижнего слоя 25 металла по направлению протекания электрического тока. The electrical conductivity of the upper metal layer 24 in a pair is greater than the electrical conductivity of the lower metal layer 25 in the direction of electric current flow.

Полупроводниковые слои 17, 18 и 19 выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs или GaP, или InP и других. The semiconductor layers 17, 18 and 19 are made of semiconductor materials: GaAs or GaP, or InP and others.

Принцип действия полупроводникового выпрямительного диода по третьему варианту изобретения заключается в следующем. Постоянное напряжение прикладывается между контактами 20 и 23. При приложении напряжения в цилиндрическом активном слое 18 по радиусу протекает рабочий электрический ток, который возбуждает в нем переменные электрические колебания в СВЧ-диапазоне. Цилиндрическая структура диода Ганна позволяет пропускать большие рабочие токи, обеспечивающие высокий уровень генерируемой СВЧ-мощности при заданном КПД. The principle of operation of the semiconductor rectifier diode according to the third embodiment of the invention is as follows. A constant voltage is applied between the contacts 20 and 23. When a voltage is applied in the cylindrical active layer 18, a working electric current flows along the radius, which excites alternating electric vibrations in it in the microwave range. The cylindrical structure of the Gunn diode allows you to pass large operating currents, providing a high level of generated microwave power at a given efficiency.

Claims (9)

1. Диод Ганна, содержащий металлические контакты анода и катода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой, отличающийся тем, что металлический контакт катода выполнен в виде монокристаллического цилиндра из немагнитного металла с объемно-центpированной или гранецентрированной решеткой с гранями (111) или (100), на внешней поверхности которого выращен первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой цилиндрической формы, на внешней поверхности которого последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх которого нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя металла в паре больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя металла по направлению протекания электрического тока.1. The Gunn diode containing metal contacts of the anode and cathode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active single-crystal semiconductor n + -type layer, characterized in that the metal contact of the cathode is made in the form single-crystal cylinder made of non-magnetic metal with a body-centered or face-centered lattice with faces (111) or (100), on the outer surface of which the first degenerate monocris is grown a thallic n + -type semiconductor layer of a cylindrical shape, on the outer surface of which an active single-crystal n-type semiconductor layer having a cylindrical shape and a second degenerate single-crystal n + -type semiconductor layer, on top of which an anode metal contact is applied in the form of two cylindrical layers of a given length made of different non-magnetic metals, while the electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer in a pair is greater than the specific electric ktroprovodnosti lower cylindrical metal layer in the direction of flow of electric current. 2. Диод по п.1, отличающийся тем, что металлический контакт катода выполнен из немагнитных металлов: молибдена, или вольфрама, или ванадия и им родственных металлов, а цилиндрические слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитных металлов: золота, или серебра, или платины, или алюминия и других. 2. The diode according to claim 1, characterized in that the metal contact of the cathode is made of non-magnetic metals: molybdenum, or tungsten, or vanadium and related metals, and the cylindrical layers in the metal contact of the anode are made of non-magnetic metals: gold, or silver, or platinum, or aluminum and others. 3. Диод по п.1, отличающийся тем, что все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs, или GaP, или InР и других. 3. The diode according to claim 1, characterized in that all the semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs, or GaP, or InP and others. 4. Диод Ганна, содержащий металлические контакты катода и анода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный полупроводниковый n-типа слой, отличающийся тем, что первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой выращен в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого сформирован металлический контакт катода, выполненный в виде полого цилиндра, состоящего из двух слоев, выполненных из разных немагнитных металлов, а на внешней поверхности последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой и второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх последнего нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего цилиндрического слоя металла в каждой паре слоев больше удельной электропроводности нижнего цилиндрического слоя металла по направлению протекания электрического тока.4. The Gunn diode containing metal contacts of the cathode and anode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active semiconductor n-type layer, characterized in that the first degenerate single-crystal semiconductor n + - the type of layer is grown in the form of a hollow cylinder, on the inner surface of which a metal contact of the cathode is formed, made in the form of a hollow cylinder, consisting of two layers made of different non-magnetic nitric metals, and on the outer surface, a cylindrical active monocrystalline semiconductor n-type layer and a second degenerate monocrystalline semiconductor n + -type layer are sequentially formed, on top of the latter a metal contact of the anode is applied in the form of two cylindrical layers of a given length made of different non-magnetic metals, wherein the electrical conductivity of the upper cylindrical metal layer in each pair of layers is greater than the electrical conductivity of the lower cylindrical metal layer in the direction of flow of electric current. 5. Диод по п.4, отличающийся тем, что цилиндрические слои в металлическом контакте катода выполнены из немагнитных металлов: алюминия, или серебра, или титана, или меди, или золота, или молибдена и других, а цилиндрические слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитных металлов: платины, или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других. 5. The diode according to claim 4, characterized in that the cylindrical layers in the metal contact of the cathode are made of non-magnetic metals: aluminum, or silver, or titanium, or copper, or gold, or molybdenum and others, and the cylindrical layers in the metal contact of the anode from non-magnetic metals: platinum, or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten, and others. 6. Диод по п.4, отличающийся тем, что все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs, или GaP, или InР и других. 6. The diode according to claim 4, characterized in that all the semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs, or GaP, or InP and others. 7. Диод Ганна, содержащий металлические контакты катода и анода, первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой и активный полупроводниковый n-типа слой, отличающийся тем, что первый вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой выращен в виде сплошного цилиндра заданной длины, на внешней поверхности которого последовательно сформированы имеющие цилиндрическую форму активный монокристаллический полупроводниковый n-типа слой, второй вырожденный монокристаллический полупроводниковый n+-типа слой, поверх последнего нанесен металлический контакт анода в виде двух цилиндрических слоев заданной длины, выполненных из разных немагнитных металлов, а металлический контакт катода сформирован на торцах первого вырожденного монокристаллического полупроводникового n+-типа слоя в виде двух слоев, выполненных из разных немагнитных металлов, при этом удельная электропроводность верхнего слоя металла в каждой паре больше удельной электропроводности нижнего слоя металла по направлению протекания электрического тока.7. Gunn diode containing metal contacts of the cathode and anode, the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer and the active semiconductor n-type layer, characterized in that the first degenerate single-crystal semiconductor n + - type layer is grown in the form of a continuous cylinder of a given length, on the outer surface of which an active single-crystal n-type single-crystal semiconductor with the second degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer, the anode metal contact is applied over the last one in the form of two cylindrical layers of a given length made of different non-magnetic metals, and the cathode metal contact is formed at the ends of the first degenerate single-crystal semiconductor n + -type layer in the form two layers made of different non-magnetic metals, while the electrical conductivity of the upper metal layer in each pair is greater than the electrical conductivity of the lower layer m metal in the direction of electric current flow. 8. Диод по п. 7, отличающийся тем, что слои в металлическом контакте анода выполнены из немагнитного металла: платины, или золота, или титана, или молибдена, или вольфрама и других, а цилиндрические слои в металлическом контакте катода выполнены из немагнитных металлов: алюминия, или молибдена, или серебра, или титана, или меди, или золота и других. 8. The diode according to claim 7, characterized in that the layers in the metal contact of the anode are made of non-magnetic metal: platinum, or gold, or titanium, or molybdenum, or tungsten and others, and the cylindrical layers in the metal contact of the cathode are made of non-magnetic metals: aluminum, or molybdenum, or silver, or titanium, or copper, or gold, and others. 9. Диод по п.7, отличающийся тем, что все полупроводниковые слои диода выполнены из полупроводниковых материалов: GaAs, или GaP, или InР и других. 9. The diode according to claim 7, characterized in that all the semiconductor layers of the diode are made of semiconductor materials: GaAs, or GaP, or InP and others.
RU2000129626/28A 2000-10-11 2000-11-28 Gunn-effect diode (design versions) RU2168801C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129626/28A RU2168801C1 (en) 2000-11-28 2000-11-28 Gunn-effect diode (design versions)
AU2001296104A AU2001296104A1 (en) 2000-10-11 2001-10-11 Nonplanar semiconductor devices having closed region of spatial charge
PCT/RU2001/000409 WO2002031884A1 (en) 2000-10-11 2001-10-11 Nonplanar semiconductor devices having closed region of spatial charge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129626/28A RU2168801C1 (en) 2000-11-28 2000-11-28 Gunn-effect diode (design versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2168801C1 true RU2168801C1 (en) 2001-06-10

Family

ID=20242605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000129626/28A RU2168801C1 (en) 2000-10-11 2000-11-28 Gunn-effect diode (design versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2168801C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456715C1 (en) * 2011-04-01 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Gunn diode
MD507Z (en) * 2011-03-03 2012-11-30 ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ Device for obtaining oscillations based on Gunn effect
RU2733700C1 (en) * 2019-04-11 2020-10-06 Алексей Михайлович Можаров Gunn diode based on filamentary gallium nitride nanocrystals
RU2780380C1 (en) * 2021-03-24 2022-09-22 Владимир Ильич Самойлов Planar gunn diode

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Диоды. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы. Справочник по полупроводниковым приборам/Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1983, с. 493. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD507Z (en) * 2011-03-03 2012-11-30 ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ Device for obtaining oscillations based on Gunn effect
RU2456715C1 (en) * 2011-04-01 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Gunn diode
RU2733700C1 (en) * 2019-04-11 2020-10-06 Алексей Михайлович Можаров Gunn diode based on filamentary gallium nitride nanocrystals
RU2780380C1 (en) * 2021-03-24 2022-09-22 Владимир Ильич Самойлов Planar gunn diode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cox et al. Ohmic contacts for GaAs devices
US4536469A (en) Semiconductor structures and manufacturing methods
JP6300236B2 (en) SEMICONDUCTOR DEVICE, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND POWER CONVERSION DEVICE
KR20090033897A (en) Led semiconductor body
Kamoua et al. D-band (110–170 GHz) InP gunn devices
RU2168801C1 (en) Gunn-effect diode (design versions)
US3740617A (en) Semiconductor structure and method of manufacturing same
US3270293A (en) Two terminal semiconductor high frequency oscillator
EP0242292B1 (en) Frequency-doubling voltage-controlled oscillator
CA1095178A (en) Microwave semiconductor device with improved thermal properties
JPWO2020183645A1 (en) Semiconductor device
RU2168800C1 (en) Transit-time microwave diode (design versions)
US4142893A (en) Spray etch dicing method
US2740940A (en) High speed negative resistance
US5144413A (en) Semiconductor structures and manufacturing methods
US8048800B2 (en) Fabrication method of two-terminal semiconductor component using trench technology
US3435306A (en) Structure and fabrication of microwave oscillators
JP5244002B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
RU2168799C1 (en) Semiconductor rectifier diodes (design versions)
US6229193B1 (en) Multiple stage high power diode
RU2165661C1 (en) Schottky-barrier rectifier diode (alternatives)
RU2173917C1 (en) Thyristor
US3518749A (en) Method of making gunn-effect devices
CN111226305A (en) Terahertz device
JP5098003B2 (en) Superconducting conductor, superconducting rectifier, and rectifier circuit using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071129