автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Новые механизмы возникновения магнито-управляемого отрицательного дифференциального сопротивления в полупроводниковых приборах и создание генераторов с регулируемыми характеристиками

И94607249

На правах рукописи

Семёнов Андрей Андреевич

НОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МАГНИТ О-УПР А В ЛЯ ЕМ ОГ О ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ДИФФЕРЕН1Ц14ЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В I ЮЛУ ПРОВОДИ! 1КОВЫХ ПРИБОРАХ И СОЗДАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ХАРАКТ ЕРИСТИКАМИ

05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, прпборы на квантовых эффектах 01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание учсиоП степени доктора физико-математических наук

Саратов-2010 2 2 ИЮЛ 7дю

004607249

Работа выполнена на кафедре фи шки твердого тела Саратовского государственного университета

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор физ- маг. наук, профессор У сшит Дмитрий Александрович.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических паук, профессор Шишкин Геннадии Георгиевич:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор физ,- мат. наук, профессор ('сменив Эдгар Александрович:

Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор физ,- мат. наук, профессор Алгазинов Эдуард Константинович.

Ведущая организации:

Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А.Котель-пикова РАН.

Защита диссертации состоится 21 октября 2010 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.243.01 по специальностям 05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах, 01.04.03 -радиофизика по адресу: 410026, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СГУ. Автореферат разослан 2010 г.

Ученый секретарь / ^—-—

диссертационного совета Аникин В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Исследования механизмов возникновения отрицательного дифференциального сопротивления в полупроводниковых приборах, особенностей воздействия на них внешних электрических и магннтных полей, колебательных режимов, возникающих в устройствах, включающих такие приборы, нелинейных явлений в электродинамических системах, их содержащих, можно о гнести к числу современных научных направлений, развивающихся на стыке твердотельной электроники и радиофизики. Интерес к подобным исследованиям обусловлен широким применением достижений твердотельной электроники во многих отраслях науки и техники, что связано с открытием новых физических эффектов в полупроводниках и полупроводниковых приборах (Gunn J.В., Read W. Т., Esaki L., Тагер A.C. и др.) и их использованием для разработки и создания как дискретных, так и интервальных устройств для генерации, усиления, преобразования и управления энергией электромагнитного излучения. Успехи в области разработки, создания и применения электронных приборов, имеющих в определенном режиме отрицательное значение дифференциального сопротивления - основного дифференциального параметра, так называемых "негатронов" (Бенина Ф„ Гаряинов С.А., Абезгауз 11.Д. и др.), привели к формированию "не-гагроники" - молодого самостоятельного научного направления электроники, цели и задачи которого были сформулированы сравнительно недавно (Серьезное А.Н., Степанова Л.Н., Фнлишок H.A. и др.).

Приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС) находят широкое применение в радиофизических и радиотехнических системах самого широкого назначения не только в качестве основных элементов усилительных, генераторных и ключевых схем {Серьезное А.!!., Степанова Л.П., Внберман J1.1I. и др.), а также чувствительных сенсоров (Касимов Ф. Д., Негоденко О.П., Кошеле в С.Т., Семенцов В.П., Коноп-левБ.Г. н др.), но и как элементарные функциональные элементы, благодаря присущей им внутренней управляемой реактивности (Al-CharchaJ-chiS.lL, Abdul Rachman A.A., Szczepkowski G., Baldwin G., Farrell R., Степанова JI.Il, Серьезное A.fl., Арефьев Л.Л., Сафонов B.M. и др.), причем реактивность, в зависимости от типа ОДС, может иметь как индуктивный, так и емкостной характер (Фомин H.H., Королев IO.П., У санов ДА, Пени.: СЛ., Горбатов С.С. и др.).

Группа устройств, наличие участка ОДС на вольт-амперных характеристиках (ПАХ) у которых обусловлено физическими явлениями, происходящими в полупроводниковых структурах, сравнительно небольшая и включает в себя туннельные, лавшшо-пролетные диоды, диоды Ганна, диоды с бар1>ером Шоттки, лавинные транзисторы и ряд других (Gittm J.B., Schottky W.. Read W.T., Shockley W., Esaki L, Тагер A.C. и др.). Известны co-

единения переходных металлов, кристаллы которых демонстрирую! па своих вольт-амперных характеристиках участки ОДС одновременно Л' и .V типов (Пергамент А.Л., Стефанович I'. 1!., Величко . J.. J. и др.). Приборы такою типа, обладая -эффектами переключения и памя ти, а также эффектами транзисторного и тирнс горного типа (Смолянский P.E., Смоля nciaiii В.А.), могут применяться в качестве чувствительных элементов сенсорных смоем, электронных переключательных устройств, датчиков температуры.

Общим недостатком приборов этой группы является то, что лежащие в основе механизма их работы физические эффекты, элекфофизиче-скис характеристики материалов, из которых они изготовлены, технология их создания однозначно определяют их электрические и эксплуатационные параметры. 'Гак, например, туннельный диод физически не предназначен для работы с высокими уровнями рассеиваемой мощности и при сравнительно высоких значениях питающего напряжения, не говоря уже о возможности изменения формы ВДХ и крутизны её падающею участка.

Другим существенным недостатком большинства приборов этого тина представляется их плохая совместимость с современной технологией изготовления интегральных схем.

В связи с этим широкое распространение получили также устройства, в которых механизм возникновения ОДС обусловлен действием положительных и отрицательных обратных связей (Nielsen N.O., Willson A.N.. Арефьев A.A., Серьезное А.П., Степанова Л.П., Пегоденко О.П., Христофоров В.П., Ерохин A.B. и др.). Создание устройств с ОДС, обусловленным характером обратных связей, позволяет не только получать у них требуемую форму ВАХ и, в частности, участки с ОДС, но и оперативно варьировать электрические параметры вновь создаваемых приборов в зависимости от их функциональною назначения, в связи с чем задача создания устройств с заданными характеристиками, а также возможностью их регулировки и управления, предс тавляется современной и актуальной.

Параметры ВАХ таких двухполюсников с ОДС можно варьировать, изменяя номиналы элементов, введенных в цени положительных или отрицательных обратных связей устройств (Al-Charchafchi S.H.. Al-Wakeel S.S., Abdul Rachman A.A.. Kann G., Sharma S.M., Nagala M.A., Серье-июв А.11., Арефьев A.A., Степанова Л.Н., Гаршцш А.Г., Пегоденко 0.11. и др. ). Следует также отметить, что для полупроводниковых устройств, в которых механизм возникновения ОДС основан на введении в схему положительных и отрицательных обратных связей, довольно хорошо изучены возможности управления параметрами их характеристик воздействием электрическою поля (Серебренников С.В., Твердоступ H.H., Хандецтш B.C., Дьяконов В.П., Серьезное АЛ., Арефьев A.A., Степанова Л.II. и др.), света (Каштан мт H.A., Гурии Н. Т.) и температуры (Степанова Л.Н., Васкаков H.H.), в то же время как вопросы воздействия на такие приборы магнитного поля и проблема создания приборов с магнитоуправляемыми характеристиками изучены недостаточно.

Включение и цени смещения и обратных связей таких приборов элементов, проводимость которых зависит от величины приложенного внешнего магнитного поля, может позволить создавать структуры, параметры ВАХ которых прогнозируемо управляются этим полем, причем эффект от воздействия управляющего фактора может достигать значительно больших величин, чем в известных устройствах. Предлагаемый способ может быть особенно эффективным при штлралыюм исполнении двухполюсников с ОДС, поскольку позволяет существенно снизить в изготовляемой микросхеме количество управляющих выводов и разрабатывать устройства, функциональное назначение которых возможно изменять под воздействием внешнего магнитного ноля без каких-либо настроек н вмешательства в принципиальную электрическую схему.

Введение в цепи обратных связей элементов, характеристики которых завися т от величины приложенного внешнего магнитного поля, может позволить создавать также приборы, обладающие динамической ВАХ с падающим участком, которой используемый магнитоуправляемыи прибор, равно как и модифицируемое устройство, изначально не обладают.

Получение на ВАХ одного прибора нескольких стабильных и устойчивых участков с ОДС разного типа потенциально позволяет расширить функциональные возможности устройств такого класса (Sharnia С.К., Dutla Roy S.V.). Такие приборы получили название мультистабильных или многоустойчивых (Некрасов М.М., Апостолов Л.П., У самоа Д. А., С крипа:! ь A.B., Орлов H.H., Короппш П.И. а др.). Получение па вольт- амперной характеристике одно га прибора нескольких стабильных и устойчивых участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением представляет интерес, поскольку позволяет существенно упростить схемотехнические решения, уменьшить объем элементной базы, а также расширить функциональные возможности такого класса устройств фатоеа Л.Б., Кобзев В.В., Рив-:ши A.A., Сачовьёа B.C. и др.). Достижения указанных целей можно добиться. создавая приборы с мультистабильными ВАХ, способные эффективно изменять параметры своих характеристик под воздействием электрического или магнитного поля.

Возможность управления параметрами мультистабилъной ВАХ внешним магнит ным полем может придать таким приборам новое качество способность устройства изменять свою функцию без изменения его принципиальной схемы, что, безусловно, позволяет расширить 1рашщы применения подобных твердотельных приборов. К настоящему времени этот вопрос изучен недостаточно, что обусловливает актуальность исследований в этом направлении.

Известно, что отличительным признаком полупроводниковых материалов и созданных на их основе приборов является чувствительность к воздействию температуры, света, внешних электрических и магнитных нолей. Такое свойство полупроводниковых приборов может быть использо-

шшо для управления устройствами, включающими эти приборы в свой состав. Следует отметить, что возможность управления магнитным нолем полупроводниковыми приборами с ОДС, пе имеющими в своем составе магниточувствительных элементов, в частности, диодами Ганна в авто генераторных схемах, может позволить расширить границы использования таких устройств [ßoanlman A.D., Fawcell W„ Ruch J.G., Heinle W., Shttr M.S., Левинштейн А/./:., Горфиикель Ii.Г., Андропов A.A., Ycaiioti Д.А., Горбатов C.C, Скрш/ачь A.D. и др. ). Эта возможность также изучена сравнительно недостаточно, в связи с чем исследования в этом направлении актуальны и практически значимы.

Благодаря присущей приборам с ОДС внутренней управляемой реактивности, имеющей (в зависимости от тина ОДС) как индуктивный, гак и емкостной характер, создание на их основе автогеперирующих схем требует минимального количества внешних элементов, что существенно упрощает схемотехнику таких устройств. Наличие реактивности у таких приборов обусловило также многочисленные попытки использования их в качестве у правляемых полупроводниковых эквивалентов иидуктивностей (Степанова .'[.II, Серьезное А.Н., Арефьев A.A., Сафонов U.M. и др.), но в ситу того, что параметры таких индуктивноетей не полностью соответствовали требованиям практики, окончательного решения данная проблема не получила. Характерная для индуктивности разовая зависимость тока от напряжения наблюдается также в длинных диодах при высоких уровнях инжекции {Пара/км/ JUL, Се.чтцев Г.В., Роках Л. Г. и др. ), но, как показали результаты исследований, индуктивные свойства такие приборы демонстрируют в сравнительно узком частотном диапазоне, а добротность их невелика.

С учетом того, что индуктивность - физическая величина, характеризующая магнитные свойства элемента электрической цепи и равная отношению потока магнитной индукции, пересекающей поверхность, oipa-ниченпую проводящим контуром, к силе тока в этом контуре, создающем этот поток, изменение этого потока в результате взаимодействия с помещенным в проводящий контур объектом эквивалентно изменению величины индуктивности. Использование полупроводниковых приборов в качестве компонентов, параметры которых (в частности, проводимость") изменяются в широких пределах, может позволить создать электрически управляемые индуктивные элементы, что придает актуальность исследованиям в этом направлении.

Наличие у твердотельных приборов с ОДС механизма встроенной обратной связи в широком диапазоне частот приводит к тому, что такие приборы демонстрируют разнообразный спектр колебательных режимов: от гармонических и релаксационных, до сложнонериодических и квазипериодических (Gollub JA'., Brtimier Т.О., Danly B.G., Malsumoto '¡'., Chua L.O., Котит M, Сюсань У., Кши/ко С.В., lh/коискгп/ A.C., Рабинович МЛ. и др.). Сложное поведение характерно и для активных двухполюсников с маг-

нитоунранляемыми характеристиками (Усанов ДА., Вент C.B., Скворцов С.II. и др.), но при этом анализа их динамического поведения до сих пор проведено не было. Описание таких объектов как нелинейных динамических систем приводит к необходимости их анализа с точки зрения динамики изменения режимов работы при изменении их параметров под воздействием управляющего ноля, изучению условий возникновения, существования и исчезновения периодических и хаотических режимов работы.

Такие исследования могут позволить обнаружить новые физические закономерности поведения радиотехнических и радиофизических систем, включающих в себя твердотельные элементы с управляемой нелинейностью, оценить их поведение при воздействии внешних полей и сигналов.

В связи с этим являемся актуальным проведение целенаправленного комплекса жепериментатьных и теоретических исследований по отданию полупроводниковых приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением и управляемыми магнитным полем характеристиками, особенностей нелинейных явлений в динамических системах, включающих а себя такие приборы, обуслочченных изменением их характеристик под влиянием внешних управляющих воздействий.

I [роведение целенаправленного комплекса таких исследований может позволить обнаружить новые физические явления в разработанных магпитоуправляемых полупроводниковых приборах, создать на их основе новые т ипы твердотельных устройств, а также расширить функциональные характеристики устройств, уже получивших широкое распространение в различных областях твердотельной электроники, и тем самым еще больше расширить ¡рапицы их применения.

Цель диссертационной работы состоит' в разработке новых полупроводниковых приборов, обладающими характеристиками с ОДС, управляемым магнитным и электрическим полями; изучении нелинейных явлений и установлении новых физических закономерностей в динамических системах с такими полупроводниковыми структурами, обусловленных как нелинейными режимами их работы, так и нелинейными свойствами самих приборов, а также изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий; создании на основе разработанных приборов новых типов радиофизических и радиотехнических устройств.

Дли достижения поставленной це ли Пыли решены следующие задачи:

1 ) разработка, экспериментальное и теоретическое исследование полупроводниковых приборов с ОДС и управляемыми внешними магнитным и электрическим нолями характеристиками; 2) создание, экспериментальное и теоретическое исследование полупроводниковых приборов с мультиста-би.лыюй ВАХ, обладающей участками ОДС. управляемыми внешним магнитным полем; 3) реализация, экспериментальное и теоретическое исследование электрически управляемых индуктивных элементов, в качестве

перестраиваемых компонентов которых используются полупроводниковые п-/-/м'-н-структуры; 4) выявление физических закономерностей процессов формирования радиочастотного импульса в управляющих устройствах па /;-/-//-диодах. 5) изучение сложных динамических, в том числе хаотических, режимов работы в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками, 6) определение взаимосвязи температуры прибора и типа колебательных режимов в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками; 7) установление физических закономерностей нелинейных явлении в сверхвысокочастотных (СВЧ) генераторах на диодах Гаппа, работающих в режиме многочастотной генерации, при воздействии на них внешнего СВЧ сигнала и управляющего магнитного поля.

Научная новизна

1. Впервые проведен целенаправленный комплекс экспериментальных и теоретических исследований но созданию новых полупроводниковых негатронов, с характеристиками, регулируемыми внешними магнитным и электрическим нолями, а также особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, включающих такие приборы.

2. Впервые разработаны полупроводниковые мапштоуправляемые двухполюсники с отрицательным дифференциальным сопротивлением, основанным на использовании механизмов обратных связей.

.1 Впервые реализованы управляемые автогенераторы как на активных мапштоуправляемых полупроводниковых двухполюсниках с ОДС, так и на усилителях, включающих магнитодиоды с экспоненциальной вольт амперной характеристикой в цепях обратной связи по магнитному полю.

4. Показано, что для описания сложного поведения динамических систем на полупроводниковых мапштоуправляемых негатронах требуется учет влияния температурных зависимостей их характеристик па реализуемые в таких сист емах колебательные режимы.

5. Разработай новый тип активного полупроводникового двухполюсника с мультиетабильнон вольт амперной характеристикой, обладающей участками отрицательною дифференциального сопротивления как Л' , так и Лг- типов; продемонстрирована возможность реализации на таком приборе генератора, управляемого электрическим полем.

6. Впервые экспериментально обнаружена возможность существования мультиетабилыгой вольт-амперной характеристики у структур тика металл-окисел-окисел металл на участках как прямого, так и обратного смещений.

7. Впервые экспериментально обнаружена и теоретически обоснована возможность создания управляемых электрическим полем пассивных индуктивных элементов с нелинейными полупроводниковыми и-/-/;-/'-« структурами в качестве перестраиваемых компонентов.

Установлены способ и форма сигналов, управляющих /«'-«-диодными приборами, при которых можно повысить быстродействие указанных устройств и избежат ь искажений формируемых ими импульсов.

9. Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ганна под воздействием управляющего магнитного поля по сравнению с известными схемами.

Достоверность результатов диссертации

Достоверность полученных теоретических результатов обеспечивается'. строгостью используемых математических моделей; корректностью упрощающих допущений; сходимостью вычислительных процессов к искомым решениям; выполнимостью предельных переходов к известным решениям; соответствием результатов расчета эксперименту.

Достоверность экстришнтачьных результатов обеспечена: применением современной стандартной измерительной аппаратуры; метрологической поверкой измерительного оборудования и методик измерения; обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ; воспроизводимостью полученных результатов.

Научная и прикладная значимость работы: 1) па основе экспериментальных и теоретических исследований разработаны магнитоуправляе-мые полупроводниковые двухполюсники с отрицательным дифференциальным сопротивлением, основанные па использовании механизмов обратных связей; 2) разработан новый тина активного полупроводникового двухполюсника с мультистабильной вольт-ампер ной характеристикой, обладающей участками отрицательного дифференциального сопротивления Л' и Л' типов; 3) реализованы управляемые электрическим нолем пассивные индуктивные элементы с и-/-/)-/-» структурами в качестве перестраиваемых компонентов; 4) созданы эффективные устройства управления радиочастотным сигналом на основе полупроводниковых диодов с р-1-п структурами, реализующие предложенные способы управления; 5) Разработан активный полупроводниковый двухполюсник с мультистабильной вольт амперной характеристикой на участках как прямого, гак и обратного смещений на основе структур типа металл-окисел-окиеел-мегалл; 6) установлена возможность эффективной управляемой модуляции выходного сигнала СВЧ генератора на диоде Ганна, работающего в режиме синхронизации или биений; 7) установлена взаимосвязь температуры при-

бора и типа колебательных режимов в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками; 8) на основе результатов исследования устройств с маг-ниточувствительными полупроводниковыми элементами разработан измеритель индукции постоянно то магнитною поля 110], превосходящий по ряду своих эксплуатационных параметров известные модели промышленных тее-ламетров; результаты исследования нелинейных режимов работы СНЧ генератора на дноде Ганна были использованы в разработанном комплексном измерителе параметров зерна, обладающем повышенной точностью измерений параметров объекта по сравнению с известными моделями своего класса [23]; 9) результаты проведенных исследований легли в основу разработанных новых устройств защиты, контроля и офанпчепия доступа, позволяющих повысить степень защищенности подобных систем, а также новых приборов, эффективно управляющих р-1-п диодными устройствами, защищенных патентами на изобретение РФ и авторскими свидетельствами [25-2 X].

Основные поло/Кении, выносимые на защиту

1. Включение мапшточувствигельных элементов в качестве активных компонентов, а также в цени смещения и обратных связей двухполюсников на транзисторах, механизм возникновения ОДС в которых обусловлен действием указанных обратных связей, позволяет создавать приборы с магни-тоуиравляемыми характеристиками -У и ¿V типов, обладающими участками ОДС, имеющими как статический, так и динамический характер. Частотой и амплитудой выходного сигнала автогенераторов, разработанных па основе магпитоуправляемых двухполюсников можно управлять, изменяя напряженность воздействующего магнитного или электрического полей.

2. Моделирование разработанных магпитоуправляемых двухполюсников системами алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений напряжений и токов, составленных методом переменных состояния, и решение систем численным методом Гира шестого порядка позволяет получить теоретическое описание характеристик и режимов работы разработанных приборов, хорошо совпадающее е аналогичными экспериментальными данными. Численное интегрирование методом Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка системы нелинейных дифференциальных уравнений, составленной на основе уравнений Кирхгофа для мгновенных значений токов в узлах и напряжений в контурах эквивалентной схемы генератора па мапштоуправляемом аналоге динистора, с использованием аппроксимации высокоомной ветви прибора линейной зависимостью, а участка отрицательного дифференциального сопротивления ВЛХ динистора степенным полипомом пятого порядка, позволяет описать экспериментально наблюдаемую зависимость периода колебаний генератора от величины напряженности управляющего магнитного поля.

3. Автогенератор с магпитоуправляемым двухполюсником, обладающим 13 АХ /V типа, способен работа ть в режиме хаот ических колебаний при выборе рабочей точки в припороговой области вольт амперной характеристики. Переход к хаотическим колебаниям в нем происходит через последовательность бифуркаций удвоения периода. Изменение положения рабочей точки на ВАХ, связанное с разофевом и охлаждением магнитоуправ-ляемого активного элемента, может приводить к смене режима колебаний, из всего многообразия возможных режимов при неизменной величине напряжения питания и напряженности магнитного поля.

4. Используя перекрестные обратные связи в устройстве из двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым типом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режиме, можно реализовать ВАХ, обладающую участками ОДС одновременно Л' и А типов, наблюдающимися при различных значениях приложенного напряжения.

5. Два и более участков ОДС Л'-типа наблюдаются на ветвях прямого и обратного смещения ВАХ структур тина металл-окисел-окисел -металл, образованных прижимными контактами электродов из алюминия и цинка с естественными окисными слоями.

6. Приложение напряжения к «-/-/»-/-«--структуре, выполняющей функцию перестраиваемого компонента индуктивного элемента, позволяет электрически управлять величиной индуктивности такой системы, обладающей приемлемой для практических целей добротностью. Результат],1 расчета зависимости индуктивности и добротности системы от величины приложенного напряжения с использованием предложенной модели, включающей комплексное сопротивление управляемой «-/-/>-/-«-диодной структуры, позволяют получить хорошее согласование с экспериментом. При переключении /ы'-л-диодных устройств времена нарастания и спада импульса мощности радиочастотного сигнала могут быть уменьшены более чем в 7 раз в результате оптимального выбора формы и длительности "ускоряющих" и "вытягивающих" управляющих импульсов.

7. Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов па диодах Ганна под воздействием управляющего магнитного поля но сравнению с известными устройствами.

На защиту1 выносится также 1руппа новых типов устройств на полупроводниковых приборах, разработанных и созданных на основе выявленных физических закономерностей, защищенных патентами и авторскими свидетельствами.

Настоящая диссертация выполнена на кафедре фишки твердого тела Саратовского государственного университета. Она является обобщением работ автора, выполненных в период с 1986 по 2009 год по одной из актуальных проблем твердотельной электроники и радиофизики, заключающейся в экспериментальном и теоретическом исследовании возможности создания полупроводниковых приборов с управляемыми характеристиками и, выявлении особенностей нелинейных явлений в динамических системах, содержащих такие полупроводниковые приборы.

Совокупность научным результатов, изложенных а диссертации, по мнению автора, можно рассматривать как решение крупной научной проблемы по созданию класса полупроводниковых приборов с управляемыми магнитным и электрическим полями характеристиками, обладающими участками отрицательного дифференциального сопротивления, обусловленного механизмами обратных связей; установлению особенностей нелинейных явлений а злектродииамических системах, содержащих такие полупроводниковые приборы, обусловленных сложными режимами работы, нелинейными свойствами самих приборов и изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий.

В результате решения мной научной проблемы установлены:

• новые физические явления, наблюдающиеся в полупроводниковых негатронах при воздействии постоянных электрических и магнит ных полей, температуры и электромагнитного излучения радиочастотных диапазонов;

• новые физические закономерности поведения колебательного контура, включающей) управляемый электрическим полем пассивный индуктивный элемент с »-/-^-/-»-структурой в качестве перестраиваемого компонента:

разработаны и созданы

• новые типы полупроводниковых устройств, обладающие как уникальными, так и улучшенными характеристиками, по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с:

• грантом № 2-83-13-31 "¡Гост" "Теоретическое и экспериментальное исследование возможности управления шумовыми характеристиками СВЧ генератора на диоде Гапна внешним СНЧ или 114 сигналом" в 1992 1993 гл .;

• фантом Государственного комитета РФ по высшему образованию 1994 1 995 годов (МИЭТ ТУ);

• фангом Государственного комитета РФ по высшему образованию 1996 - 1997 годов (МИ')Т ТУ ):

• планом 1 (ИР "МЕРА" — "Разработка и создание СВЧ измерительного комплекса для контроля параметров слоистых структур" 2004 г. (Министерство Образования Российской Федерации);

• планом фундаментального научного исследования "Контроль" — "Разработка и создание технологии кошроля параметров микро- и нано-электронных структур и уникального диагностического оборудования для панотехнологичееких процессов, напометровых вибраций и перемещении" 2004 2005 гл\ (Министерство Образования Российской Федерации);

• планом НИР "Фаза-2" "Исследование новых механизмов возникновения отрицательного сопротивления в полупроводниковых приборах, стимулированного СВЧ полем" 2005 г. (Министерство Образования Российской (федерации);

• планом фундаментальной НИР "Лавина" - "Исследование новых механизмов возникновения отрицательного сопротивления в полупроводниковых структурах в сильном СВЧ- поле" 2005 2006 г.г. (Министерство Образования Российской Федерации);

• планом научно-технической разработки "Разработка и создание устройств для измерения толщин микро- и нанометровых пленок" 2006 г. (Правительство Саратовской области, распоряжение от 21 апреля 2006 г. № 114-Пр.);

• планом ПИР РИ - 19.0/002/228 "Разработка новых высокочувствительных радиоволновых и оптических методов измерения параметров наноструктур и материалов" 2006 г. (Федеральная целевая научно- техническая про1рамма «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития пауки и техники» на 2002-2006 годы.);

• планом ПИР "Напоеистема" — "Технология формирования наноструктур и паиокомпозитов, разработка и создание новых технологий измерений параметров материалов, наноструктур и паиокомпозитов на основе низкоразмерных резонансных систем оптического и микроволнового диапазонов" 2007 г. (Федеральная целевая программа «Исследования и разработки но приоритетным направлениям развития научно-техно-логического комплекса России на 2007 -2012 годы. ГК № 02.513.11.3058 от 22 марта 2007 г.);

• планом ПИР 0120.0 603189 "Ангстрем 2" —- " Разработка новых радиоволновых и оптических методов исследования параметров материалов, микро- и наноструктур" 2007-2008 г.г. (Федеральное агентство по образованию);

• планом ПИР "Лавина" ■-- "Исследование новых механизмов воздействия электромагнитных нолей на возникновение резонансных явлений в микро- и наноструктурах" 2007 г. (Федеральное агентство по образованию);

• планом ПИР 0120.0 603188 "Лавипа-2" "Исследование новых механизмов воздействия электромагнитных полей на возникновение резонансных явлений в микро- и наноструктурах" 2008 г. (Федеральное агентство по образованию);

• планом НИР 0120.0801702 "Наномеханика" "Разработка новых нано-техпологий синтеза, способов диагностики и методов исследования наноструктур и композитов, биологических сред и биообъектов, методов численного моделирования биомеханических систем" 2008 г. (Федеральное агентство по образованию).

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе СГУ при постановке работ в учебном практикуме лаборатории кафедры физики твердого тела СГУ: "Переходные процессы в 1М-Ы диодных СВЧ устройствах" и "Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников".

Часть результатов диссертационной работы была использована автором в разработке под девизом "Комму татор" - "Методы повышения быстродействия р-1-п диодных СВЧ устройств", удостоенной диплома первой степени Н ТО РЭС им. А.С. Попова за 1986 год.

Отдельные результаты диссертационной работы вошли составной частью в проект "Разработка устройства для защиты информации от несанкционированного доступа", отмеченный золотой медалыо и дипломом первой степени Всероссийского научно-промышленного форума "Россия единая" за 2000 год..

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены на;

• XI Всесоюзной научно-технической конференции "Перазругпающие физические методы и средства контроля" в 1987 году в г. Москва:

• семинаре "Нелинейные высокочастотные явления в полупроводниках и полупроводниковых структурах и проблемы их применения в электронике СВЧ" Научного совета по проблеме "Физика и химия полупроводников" АН СССР в 1991 году в г. Павой:

• Межведомственной научно-технической конференции "Приборы, техника и распространение мм и субмм волн" в Харькове в 1992 году,

• Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика- 95" в Зеленофаде в 1995 году;

• Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭ11 96 в Саратове в 1996 году;

• II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Электроника и информатика - 97" в Зеленофаде в 1997 году;

• Всероссийском научно-промышленном форуме "Россия единая" в 2000 году в г. Нижний Новгород;

• Всероссийской научно-техническая дистанционная конференции "Электроника и информатика - 2001" г. Москва, МИЭ'Г, 2001 г.

• V Международной научно-техническая конференции "Элеюроника и информатика - 2005" г. Москва, МИЭТ, 2005 г.

• объединенном научном семинаре расширенного заседания кафедры физики т вердого тела Саратовского госуниверситета.

Приборы, в которых были иеполкюваны отдельные технические достижения из диссертационной работы, экспонировались на ВДНХ СССР в 19X7 и 1УХУ годах в ходе проведения выставок "Физико-технические средства диагностики" и "Ученые Поволжья......- народному хозяйству".

Публикации

По материалам диссертации опубликовано: 56 научных работ, в том числе 32 статьи (из них 28 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов докторских диссертаций), 4 патента РФ, 2 авторских свидетельства на изобретения и 3 свидетельства РФ на полезную модель, которыми защищены предложенные новые способы и устройства.

Материалы диссертации использованы в разделах разработанных автором курсов учебных дисциплин "Схемотехника ЭВМ", "Микропроцессорные системы", "Устройство и применение микропроцессоров", посвященных работе и применению твердотельных приборов устройств, и в методических пособиях работ лабораторного практикума кафедры физики твердою тела СГУ: "Переходные процессы в P-I-N—диодных СВЧ устройствах", "Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников". При постановке лабораторных работ "Изучение БИС параллельного периферийного адаптера" и "Изучение БИС программируемого интервального таймера" было использовано оригинальное интерфейсное оборудование, разработанное автором в рамках диссертационной работы д.'ш проведения ряда экспериментальных исследований |24j.

Личный вклад соискатели

В работах с соавторами соискателю принадлежит ведущая роль в постановке задач, выборе методов их решения, разработке алгоритмов и про-1рамм численных расчетов, обосновании и разработка математических моделей, разработке методик, подготовке и проведении эксперимента, анализе полученных теоретических и экспериментальных результатов исследований. 15 работах (2-4, К-10], выполненных в соавторстве с IO.A. Чаплыгиным, .).//. ¡апчикоаым, Д.Л. Усапоиым, C.B. Венигом, соискателю принадлежит постановка задачи, выбор, обоснование и создание математиче-

ских моделей, разработка и изготовление приборов в целом, подготовка и проведение эксперимента, измерение характеристик и исследование рабочих режимов, а также участие в обсуждении полученных результатов, интерпретации рассматриваемых процессов и явлений.

Структура н объем диссертации

Диссертация состои т из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 333 страницах, содержит 143 рисунка. Список литературы состоит из 317 наименовании.

Научный консультант диссертационной работы — заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических паук, профессор Дмитрий Александровыч Уcanon.

Краткое содержание работы

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, обоснована научная новизна и актуальность ее тематики, сформулирована цель исследования, содержится критический анализ современного состояния проблемы. Кратко изложено содержание работы и её практическая значимость, приведены основные положения и результаты, выносимые на защиту, а также сведения о публикациях и апробации работы.

В первой главе приведены результаты исследования магиитоуправдяемых двухполюсников с ОДС, параметры ВАХ которых управляются приложенным полем. Экспериментально и теоретически показано, что включение магниточув-ствительных элементов в цени смещения и обратной связи активных шшун|х>-нодниковых ycqwiíerB позволяет синтезировать приборы с ОДС, параметры ВАХ которых управляются магнитным нолем.

Теоретически и экспериментально показано, что включение магнитодиода в цепь обратной связи усилительного каскада па транзисторе (рис. 1) приводит к возникновению в таком устройстве магни-тоунравляемого динамического от-Рпс. 1. Принципиальная электрическая рицателыюго дифференциального схема генератора автоколебаний сопротивления и возможности ге-с магнитодиодом в цепи обратной связи нсращш П1рМ01ШЧССКИХ колебаний

с рсчулируемои магнитным и электрическим полем величиной амплитуды.

Анализ исследуемой автогенераторпои системы проводился па основе эквивалентной схемы, представленной на рис. 2.

Рис. 2. Эквивалентная схема генератора автокодебаний с мапштодиодом в цетш обратной связи.

Математическая модель эквивалентной схемы генератора представляет собой систему алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнении для напряжении и токов (1), составленную методом переменных состояния .

¡¡¡'¡/¡и -(¡о-Ы- I;)/СI; ¡И'ш Л = < i; + ¡2) С'т ;

ашл=(и-ь).-€к ;

15 1Ь;)/1. ;

и> - (Е1 V¡)'1{1 ;

■ Щ Уси))/ Сси- ¡1/ Сзи

12~ 1/Сш+ 1/Сси+ 1/Сзс. ¡4 = (О'г - Ш - Сси) Ис ; ¿с = и + и -1'и, В) ;

В = (рцоЫ/()-Ь-К■ /5 .

= ¡о'СБ ; (И'спин ¡¡.Сси ;

и

(и Я- Ь'т)/Ш ; 1: - Ь - 1с(1'т, Сси) - I; ; (1)

= (Ег -1'2 )/1(2 ;

Здесь К - эмпирически подобранный коэффициент, обеспечивающий пропорциональность между значением тока /5 в индуктивности I. и значениями магнитной индукции В(измеренными опытным путём.

Представленная математическая модель позволяет теоретически оцишть возможность возникновения незатухающих колебаний в усилительной системе с магниточувствительным элементом и положительной обратной связью по магнитному полю, выявить некоторые закономерности поведения рассчитываемых величин и указать возможный диапазон их проявления.

Численное исследование приведённой выше системы уравнений (1) проводилось методом Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка.

Результаты моделирования подтверждают возможность возникновения в исследуемой схеме, при заданных параметрах, автоколебаний, имеющих гармонически! характер.

Теоретически и экспериментально показано, что включение дву.хкол-лекторного биполярного магнитотранзистора (БМТ - Чтыыгин Ю.Л., Га-.тиков АЛ. ор.) в качестве одного из активных элементов двухтранзистор-ного эквивалента тиристора позволяет реализовать магнитоуправляемый аналог тиристора (рис. 3) с возможностью раздельного управления параметрами напряжения переключения и тока в низкоомном открытом состоянии (рис.4). Показано, что частотой генератора па магннтоуправляемом аналоге тиристора можно управлять, изменяя напряженность воздействующего на него магнитного поля.

Г

X

I

Ц ^

<

1/72

1

1 ) 1

! 1

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема магнитоуправляемого аналога тиристора

■Р-ГУ

Рис. 5. Принципиальная схема автогенератора релаксационного типа.

Рис.4. ВАХ исследуемого устройства при различных значениях внешнего магнитного поля: 1 - В = 0; 2 - В = 50 мТл; 3 ■ В = 100 мТл; 4 В = 250 мТл.

Для исследования возможностей применения предложенного твердотельного устройства па его основе был реализован автогенератор релаксационного типа, принципиальная схема которого приведена на рис. 5.

Активный элемент, управляемый током и магнитным полем, представлен на рисунке 5 в виде контура (Д/, В). На схеме также обозначены: внешний токо-задающий резистор /?, резистор нагрузки /?//, времязадшощнй конденсатор С, разделительный конденсатор ('| и источник питания Ециг-

При значении RSB = 3 кОм и напряженки источника питания ЕЛцт = 5,5 В в устройстве возникали колебания пилообразного пша, с амплитудой около 1,5 2?, щнием измените управляющего маппггнош поля в пределах значентш 0 -г 100 мТл приводило к увеличению частоты генерации соответственно от 93 id'ij до 144,7 кГг/.

При исследовании режимов работы матнитоуправляемого генератора (рис. 5 ) в широком диапазоне значений управляющего напряжения и магнитного поля, наряду с перлодтгческимл режимами релаксационных колебаний, были обнаружены сложные динамические режимы, но теоретического обоснования возможности возникновения таких режимов проведено не было.

Авторы проведенного исследования (Скеорцое СЛ., Вениг С.Б., Усаное ДА.) для качественного объяснения обнаруженных режимов предположили наличие внутреннего колебательного контура в мапшточувствителыюм элементе, но не предложили конкретных физических механизмов его возникновения и существования.

При анализе режимов работы исследуемого автогенератора в эквивалентную схему устройства был введен Рис. 6. Эквивалентная схема маг- колебательный контур (рис. 6), наличие шпоуправляемого автогенератора которого связано с эквивалентными ре-релаксационного типа активностями конструкции устройства.

собранного из дискретных элементов, и конструктивными особенностями исполнения генератора, в котором магниточувствнтедьный элемент был вынесен далеко за пределы основной платы для взаимодействия с магшгг-ным полем. Сделанные предположения, не отрицая возможности существования реактивности в магниточувствительном элементе, позволяют предложить эквивалентную схему матнитоуправляемого генератора (рис. 6), 'шел о степеней свободы которой допускает налтгчие в ней сложных колебательных режимов.

Паразитный резонансный контур представлен на схеме элементами L0, СО и R0. где сопротивление R0 включает в себя потери контура, а величина его определяет также степень влияния контура на релаксационную часть генератора.

Нелинейный магаитоуправляемый двухполюсник с ВАХ ,S-тип а представлен на схеме в виде источника тока I(V,B), управляемого величиной пртшожешюго напряжения U и мапштного поля Б. При достижении точки открывания на ВАХ дннистора последний переходит на гагзкоомный

'участок и разряжает накопленный в ёмкости заряд. Таким образом, дшш-стор в подобной схеме представляет собой проводимость, величина которой определяется значением приложенного напряжения.

Система нелинейных дифференциальных уравнений, представляющая собой математическую модель эквивалентной схемы магпитоуправляемого автогенератора, имела следующий вид:

где функция Ци.В), которой был представлен активный магнитоунравляе-мын элемент, аппроксимировалась полиномом пятой степени.

Численное интегрирование системы (2) было проведено методом Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка. Результаты численного анализа показывают, что введение в эквивалентную схему паразитного колебательного контура определяет форму импульсов, аналогичную наблюдаемой в эксперименте (рис. 7).

Рис. 7. Расчетная - а н соответствующая ей экспериментальная - о временные зависимости колебании в схеме магпитоуправляемого автогенератора

Исследование системы уравнений (2) в диапазоне значений индукции магнитного поля 0.1 '! 0.3 Тл, соответствующих эксперименту, показало, что резонансный контур ЬО, СО оказывает на колебательный режим генератора стабилизирующее воздействие при изменении частоты релаксационных колебаний под воздействием магнитного поля. При захвате контуром частоты генератора осуществляется синхронизация колебательного режима па основной частоте пли на частотах гармоник, в результате чего в полосе синхронизации период колебаний изменяется незначительно.

а

о

При выходе из режимов синхронизации в расчете наблюдаются области, характерные дая сложных динамических процессов: режимов биений и квазипериоднческих колебаний. Эти режимы в процессе изменения частоты колебаний генератора под воздействием управляющего магнитного поля существуют до тех пор, пока контур снова не осуществит захват колебаний на какой-либо из частот гармоник. Хорошо наблюдаемые при численном исследовании, в реальном эксперименте эти стохастические режимы крайне нестабильны из-за влияния шумов, наводок, температурных воздействий и внешне проявляются как сигналы хаотической генерации, хотя и не являются таковыми.

Теоретически и экспериментально показано, что введение линейного интегрального преобразователя "магнитное поле — напряжение" (ПМН -Чаплыгин Ю.А., ГалушкоеА.И. др.) в цепь управления глубиной положительной обратной связи одного из транзисторов эквивалента динистора позволяет реализовать магнитоуправляемый аналог динистора с несколькими участками отрицательного дифференциального сопротивления 5 типа, количество и крутизна которых определяются величиной индукции управляющего магнитного поля (рис. 8).

RHH

ПШШОНЯОШ

Рис. 8. 1 - рассчитанные вольт-амперные характеристики магнитоуправляемого аналога динистора при различных значениях внешнего магнитного поля и соответ-сгеующих им Э.Д.С.: а-В = -240 мТл, U(B) = 0,5 В; б- В = -10 МТл, U(B) = 5 В; в - В = 150 мТл, U(B) = S В; 2 -экспериментальные вольт-амперные характеристики магнитоуправляемого анагюгадинисгора при тех же значениях внешнего магнитного поля.

Линейность вольт-тесловой характеристики ПМН (типа Г15-26 - Чаплыгин Ю.А., ГалушкоеА.И. др.) составляла 0,2 ? 0,9% в диапазоне значений индукции магнитного поля от -200 мТл до 200 мТл, что позволило при моделировании устройства заменить ПМН источником Э.Д.С., пропорциональной действующему магнитному полю. Моделирование работы магнитоуправляемого аналога динистора проводилось интегрированием численным методом Гира шестого порядка системы нелинейных дифференциальных уравнений, составленной методом узловых потенциалов на основе РSpice-моделей элементов.

Теоретически и экспериментально показано, что включение двухкол-лекторного биполярного магнлтотранзистора в цепь смешения одного из активных элементов двухтранзисгорного усилителя на транзисторах одного типа проводимости с обратной связью позволяет реализовать магнитоуправ-ляемый двухполюсник с ОДС (рис. 9), обладающий ВАХ Д'-тппа (рис. 10).

1,мА

ю ?о зо и,в

Рис. 9. Упрощенная схема магнию- Рис. 10. ВАХ исследуемого устройства при управляемого двухполюсника с ОДС различных значениях внешнего магнитного и ВАХ Л'-типа поля: 1 - В = -180 мТл: 2 - В --90 мТл:

3 - В = 0: 4 - В = 90 мТл: 5 - В = 180 мТл

Экспериментально обнаружено, что включение магниточувствительно-го элемента в автогенерирующую схему позволяет повысить вольт-тесловую чувствительность устройства к величине приложенного магнитного поля в среднем более чем на два порядка по отношению к аналогичному параметру для кремниевого двухколлекгорного магннтотранзистора типа Л5-11 (Чаплыгин Ю.А.. I алушков А.И. ОрА.

При экспериментальном исследовании генератора па основе магни-тоуправляемого активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ Л'-тнпа (рис. 11) было обнаружено, что автогенератор демонстрирует сложные колебательные режимы при выборе рабочей точки в припороговой области вольт-амперной характеристики.

Система четырех нелинейных дифференциальных уравнений (3), представляющая собой математическую модель исследуемого автогенератора (рис. II), была составлена на основе его эквивалентной схемы (рис. 12), на которой нелинейный элемент был представлен как источник тока ¡ss(Uss), управляемый напряжением и независящий явно от величины индукции магнитного поля В.

Ёо. Ч» -1

ЛУС _ I Су Сх | /, Сх /,

О

с с С С Г С

с,

л t Çtf css

{ X U jj M L L L

Здесь нелинейная характеристика $) активного элемента ИО аппроксимировалась степенным полиномом четвертого порядка, представляющим собой функцию только величины б®.

ляемом двухполюснике

Численное исследование системы (3), проводившееся методом Рун-ге-Кугты-Мерсона четвертого порядка, показало, что переход к сложным динамическим режимам в схеме автогенератора происходит через последовательность бифуркаций удвоения периода, что позволило предположить хаотический характер колебаний в этих режимах.

При заданных параметрах, соответствующих сложному дгшашгче-скому режиму, исследуемая система (3), приведенная заменой переменных к нормированному виду, имела одну точку равновесия, в которой корни характеристического уравнения позволили определить наличие двухмерного устойчивого многообразия н двухмерного неустойчивого многообразия.

Сигнатура спектра ляпуновскнх характеристических показателей в рассматриваемой точке равновесия [+, 0, -] характеризует множество точек притяжения исследуемой днсенпативной системы в установившемся режиме как странный аттрактор с одним положительным ляпуновскнм показателем. При этом размерность Ляпунова (Kaplan-Yorke), вычисленная для рассматриваемого аттрактора при заданных параметрах, составляла 3.032.

Рис. 11. Принципиальная электрическая Рис. 12. Эквивалентная схема схема автогенератора на магннтоунрав- исследуемого автогенератора

1. мА

Рис. 13. Рассчитанные ВЛХ нелинейного двухполюсника при различных значениях температур: 1 - Т-27"Г; 2 - Т-35°Г; 3 - Т-55вС; 4 -Т~75"Г; 6 -нагрузочная прямая

Изменение положения рабочей точки ш ВАХ (рис. 13), связанное с разогревом и охлаждением магни'юуиранляемого активного элемента, может приводить к спонтанной смене режима колебаний (рис. 14), заключающейся в I юел е; (ова ге^ I ы ю й демоне 1 ра 1 |.ии режимов при неизменной величине напряжения питания и напряженности магнитного поля.

Показано, что (емнератур-пый режим прибора с управляемыми магнитным полем ха-рактериот иками, обладающего

т ^

Рис. 14. Зависимости температуры активного элемента I и амплитуды колебаний 2 от времени в интервале 618 625 с, а также проекции фаловог о обьёма системы на плоскость независимых переменных 1к> -I» в характерных точках

ОДС и ПАХ /V гатт, оказывает влияние на вид ВЛХ (рис. 13), что необходимо учитывать при работе таких приборов в сложных динамических режимах.

Во ешорои глаее приведены результаты исследования схемы с перекрестными обратными связями из двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым типом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режиме. Теоретически и экспериментально показано, чго такая схема характеризуется ВЛХ, обладающей участками ОДС одновременно Л' - и Л' типов (рис. 15, 16), наблюдающихся при различных значениях приложешюго напряжения.

233

L

Рис. 15. Расчетная ПАХ активного двухполюсника, обладающего участкам! отрицательного дифференциального сопротивления одновременно S -и Л' типов

Рис. 16. Экспериментальная БАХ исследуемого двухполюсника, обладающего участками отрицательного дифференциального сопротивления одновременно Л' и Л' типов

Исследованы режимы работы автогенераторной схемы на разработанном активном элементе.

Экспериментально обнаружено, что структуры типа металл -окисел окисел-металл могут обладать мультиетабилыюй вольт-амперной характеристикой. Показано, что два и более участков ОДС ЛГ-типа могут наблюдаться на ветвях прямого и образного смещения В АХ структур типа МООМ (рис.17), образованных прижимными контактами электродов из алюминия и цинка с естественными окисними слоя&ш.

I мА 1-МА

— _ ..... — — —

M - 4 L_

— -- f

1 пт

!

— ... 4 1 1

' M u.t-

! U b

--------- - a f// 4 N-

J VT Sr* -b1- * :-.. -

U.mB

а)

б)

Рис. 17. Положительная ветвь В АХ МООМ-етруктуры с участкам! ОДС - а, отрицательная вегвь ВАХ МООМ-с труктуры с участками ОДС - б

П третьей гласе теоретческп н эксцеримешалыю показано, чю I» генераторе Ганна на основе низкоразмерной резонансной системы {Горбатов С.С., УспновДЛ. и 0р.\ нарамефы частотных хараюеристик коюрой чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям. возможно достичь более широкой полосы перестройки частоты генерации иод воздействием управляющего маг-НИ1НОШ поля по сравнению с обычными резонансными системами.

Приведены резулыапл исследования модуляции выходного сигнала СВЧ генератора па диоде Ганна воздействием на него внешнего СВЧ сигнала. Показано, что при воздействии гармонического внешнего сигнала па СВЧ генератор па диоде Ганна возникающий режим биений может быть использован для обеспечения амплитудной модуляции выходного сигнала. Причем, форма огибающей выходного сигнала имее! вид. близкий к гармоническом)', или представляет собой периодическую по-

1'нс. 18. Зависимости амплитуды огибающей выходною сигнала 01 времени .тля различных значений величины расстройки: а - ЗОЛ //';;, б - ЮЛ// г/, в-5 МГц, Г - 2 МГц.

Описан эффект синхронизации мод в СВЧ-генераторах на диодах Ганна, работающих в многомодовом режиме, заключающийся в '¡амине мод соответствующими гармониками синхронизирующего сигнала.

Построена математическая модель пронессов в синхронизированном генератре на диоде Ганна, и приведены результаты численного моделирования. обьяепяющие обнаруженные закономерное 1 и.

В четвертой главе приведены резулыагы экспериментального исследования изменения знака нелинейной составляющей реактивной проводимости, то есть, смены характера этой составляющей реаюапса с емкосшого на индуктивный, и возникновения гистерезиса в синхронизированном СВЧ генераторе на диоде Ганна. Исследована эксперимепiajn.no обнаруженная возможность изменения вида волыамперной характеристики диода Ганна, включенного в электродинамическую систему, в зависимости от режима его работы на СВЧ.

Теоретически и экспериментально исследована возможность создания управляемого электрическим полем индуктивного элемента, включающего и-1-р-1-н-структуру, выполняющую функцию перес(раиваемого компонент.

Предлагаемый способ электронного управления индуктивностью пассивной катушки заключается во введении в её конструкцию (рис. 19) специфического сердечника, свойства которого изменяются под воздействием приложенного электрического поля, оказывая при этом влияние на величину индуктивности. В качестве такого сердечника используется кремниевая структура n-i-p-i-n-mna, обладающая протяженными i областями, проводимость которых изменяется в широком диапазоне в зависимости от величины приложенного к структуре напряжения смещения.

Конструктивно устройство было выполнено в виде двухсекционной катушки, сердечник которой (1) представлял собой кремниевую n-i-p-i-n структуру с толщиной /-областей 200 мкм (рис. 19). В качестве такой структуры использовался выпускаемый промышленностью бескорпусный диод nina 2А505, конструктивно объединяющий в себе, по сути, двеp-i-n-структуры с общей /»-областью, имеющей гибкий соединительный вывод. Контакты п областей диода (2) имели вид металлических площадок из материала с хорошей проводимостью. Диод размещался между двумя секциями катушки (3), намотанными виток к витку в форме плоской спирали на оправке диаметром 0,9 мм, причем изолированный вывод /»-области (4) пропускался наружу между плоскостями секций, a p-i-л-структуры заполняли области внутри секций Сам диод центрировался по оси катушки с помощью тонкой изолирующей диэлектрической прокладки (5).

Экспериментальные зависимости добротности Q и индуктивности L исследуемой катушки от напряжения смещения ti-i-p-i-n-структуры U представлены на рис. 20.

Q ЦнГн

SO f ----г----1-¡--т124,6

Рис. 19. Конструкция катушки индуктивности, перестраиваемой электрическим полем, вид сбоку

Рис. 2Ü. Экспериментальные характеристики исследуемой катушки индуктивности: зависимость добротности от величины напряжения смещения (—•—), зависимость индуктивности от величины напряжения смещения (—♦—).

Форма графика зависимости индуктивности катушки от напряжения смещегаш (рис. 20) обнаруживает сходство с вольт-амперной характеристикой п-¿-¡¡-¡-п- структуры, что позволяет предположить пропорциональность изменения величины индуктивности значению проходящего через структуру тока.

Теоретически и экспериментально исследованы особенности у правд е-1шя СВЧ-мощностью рчп—диодными устройствами. Описано искажение формы выходного СВЧ-сшнала, обусловленное инерционными процессами в системе диод - схема управления. Исследована возможность частотной модуляция радиочастотного сигнала в резонансном контуре, включающем в свой состав управляемую электрическим полем индуктивность с перестраиваемым компонентом, представляющим собой п'гр'ьп— структуру с толстой базой.

Показано, что управление п-1 р /-/(--диодом, входящим в конструкцию управляемого электрическим полем индуктивного элемента, током, пропорциональным управляющему напряжению, позволяет избежать искажения формы модулирующей составляющей в несущем радиочастотном сигнале (рис. 21).

Рис. 21. Графики зависимостей входного сигнала, напряжения на диоде и тока через диод при модуляции пилообразным - а и синусоидальным-б

сигналами

Из приведенных графиков видно, что формируемый устройством ток через диод I, полностью определяется формой и амплитудой входного модулирующего сигнала Г'ал, иго обеспечивается внесением необходимых предискажений в напряжение, управляющее диодом иа. На графике для V,, (рис. 21, а) заметно, что предискажеиия различны для процессов накогше-

1П1Я а рассасывания заряда в базе диода, поскольку форма нарастання и спада сигнала заметно несимметричны.

В пятой главе описаны конструкции устройств защиты, контроля и ограничения доступа на основе полупроводниковых структур с управляемыми магнитным полем характеристиками. Показано, что применение в таких приборах магннточувствительных структур к разработанных магнит оуирав-ляемых активных двухполюсников, обладающих повышенной чувствительностью к величине магнитного поля, позволяет повысить степень защищенности подобных микроэлектронных из дел 101 от несанкционированного доступа к информации о режимах их работы с целью выявления логики функционирования, копирования и несанкционированного воспроизводства.

Представлен измеритель индукции магнитного поля на основе термонезависимых магннточувствительных интегральных схем и машнто-управляемых активных двухполюсников, превосходящий по ряду своих эксплуатационных параметров известные модели промышленных тее-ламегров (рис. 22).

Описан способ повышения быстродействия р-1-н диодных СВЧ - устройств н представлена реал вующая предложенный способ схема управления, принцип работы которой основана обнаруженных закономерностях.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Основные результаты и выводы

1. Впервые проведен целенаправленный комплекс экспериментальных и теоретических исследований по созданию новых полупроводниковых негатронов, с характеристиками, регулируемыми внешними магнитным и электрическим полями, а также особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, г,ключакнцпх такие приборы.

2. Показано, что включение магннтоднода в цепь обратной связи усилительного каскада на транзисторе приводит к возникновению в таком устройстве магнию управ ляс мою динамического отрицательного дпфферен-

циалыюго сопротивления и возможности генерации гармонических колебаний с регулируемой магнитным и электрическим полем величиной амплитуды.

3. Показано, что включение двухколлекторного биполярного магнн-тотрапзистора в качество одного из активных элементов двухтранзиеторно-го эквивалента тиристора позволяет реализовать магнитоу правляемый аналог тиристора с возможностью раздельною управления параметрами напряжения переключения и тока в низкоомном открытом состоянии. Частотой генератора на магпитоуправляемом аналоге тиристора можно управлять, изменяя напряженность воздействующего на него магнитного поля.

4. Показано, что введение линейного интегрального преобразователя "магнитное поле — напряжение" в цепь управления глубиной положительной обратной связи одного из транзисторов эквивалента дипистора позволяет реализовать магнитоу прав.тяемый аналог дипистора с несколькими участками отрицательного дифференциального сопротивления .V типа, количество и крутизна которых определяются величиной индукции управляющего мапштного поля.

5. Построены математические модели предложенных мапштоуправ-дяемых устройств, представляющие собой системы алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений напряжений и токов, составленных методом переменных состояния. Иитефиро-вание систем численным методом Гира шестого порядка позволяет получить теоретическое описание характеристик и режимов работы разработанных приборов, хорошо совпадающее с аналогичными экспериментальными данными.

6. Построена математическая модель генератора на магпитоуправляемом аналоге дипистора, представляющая собой систему нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений токов в узлах и напряжений в контурах эквивалентной схемы, с использованием аппроксимации высокоомпой ветви прибора линейной зависимостью, а участка отрицательного дифференциального сопротивления вольт- амперной характеристики дипистора - степенным полиномом пятого порядка. Интегрирование системы численным методом Руше-Кутгы-Мерсопа четвертого порядка позволяет описать экспериментально наблюдаемую зависимость периода колебаний генератора от величины напряженности управляющего магнитного поля.

7. Экспериментально обнаружено и теоретически обосновано, что автогенератор с магнитоуиравляемым двухполюсником, обладающим вольт амперной характеристикой Л' типа, способен работать в режиме хаотических колебаний при выборе рабочей точки в пршюроговой области вольт амперной характеристики. Переход к хаотическим колебаниям в нем нро-

исходи т через последовательность бифуркаций удвоеиия периода. Изменение положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике, связанное с разотревом и охлаждением мапштоуправляемого активного элемента, может приводить к спонтанной смене режима колебаний, заключающейся в последовательной демонстрации характерных режимов при неизменной величине напряжения питания и напряженности мапштного поля.

8. Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено, что схема с перекрестными обратными связями го двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым типом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режиме, характеризуется вольт-амперной характеристикой, обладающей участками отрицательного дифференциального сопротивления одновременно Л"- и Л'-типов, наблюдающимися при различных значениях приложенного напряжения.

9. Установлено экспериментально, что два и более участков отрицательного дифференциального сопротивления тУ-типа наблюдаются на ветвях прямого и обратного смещения вольт-амперных характеристик структур тина метни -окисел-окисел-металл, образованных прижимными контактами электродов из алюминия и цинка с естественными окис-нымн слоями.

10. Экспериментально обнаружено, что приложение напряжения к л-/-/;-/-« структуре, выполняющей функцию перестраиваемого компонента пассивного индуктивного элемента, позволяет электрически управлять величиной индуктивности такой системы, обладающей приемлемой для практических целей добротностью. Результаты расчета зависимости индуктивности и добротности системы от величины приложенного напряжения с использованием предложенной модели, включающей комплексное сопротивление управляемой и-/'-/>-/-/» диодной структуры, позволяют получить хорошее согласование с экспериментом. Предложенную электрически управляемую индуктивность можно рассматривать как своего рода альтернативу индуктивности, управляемой магнитным нолем.

11.1 ¡оказано, ч то при переключении /»-/-« -диодных устройст в времена нарастания и спада импульса мощности радиочастотного сигнала могут быть уменьшены более чем в 7 раз при оптимальном выборе формы и длительности "ускоряющих" и "вытягивающих" управляющих импульсов.

12. Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ганна под воздействием управляющего мапштного ноля но сравнению с известными устройствами.

На основе результатов проведенных исследований разработана и создана труппа новых типов устройств на полупроводниковых приборах, включающая устройства защиты, контроля и ограничения доступа на основе полупроводниковых структур с управляемыми магнитным полем харак-

териетиками; измеритель индукции магнитного ноля на оспине мапшто-чувствшельных интегральных схем и магнигоуправляемых двухполюсников, обладающих повышенной чувствительностью к величине индукции магнитного поля, превосходящий по ряду своих эксплуатационных параметров известные модели промышленных тееламетров; устройство управления p-i-n диодным прибором, позволяющее повысить быстродействие переключения диода, обеспечивая неискаженную передачу фронтов управляющих импульсов, а также уменьшить вносимые потери p-i-n- диодных приборов, примерно па 20%.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях

1. Режимы работы генератора релаксационных колебаний на магпитодио-де / A.A. Семёнов, СЛ. Скворцов, С.Б. Вениг, ДА. Усанов II Изв. J ЗУ Зон. Электроника, 2002. № 3. С.57-60.

2. Магшпотиристор с регулируемыми характеристиками в низкоомпом состоянии / ¡O.A. Чатыгин, АЛ. ¡'шушков, A.A. Семёнов и др. II Изв. ВУЗов. Электроника, 2004. № 3. С.42-45.

3. Магнитоуправляемый дипистор / ¡O.A. Чатыгин, АЛ. 1'алушков, A.A. Семенов, ДА. Уса нов // Изв. ВУЗов. Электроника, 2005. № 6, С. 56-60.

4. Магнитоуправляемый двухполюсник с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ N-тина / /O.A. Чатыгин, A.II. Гачуш-ков, A.A. Семёнов, Д.А. Усанов II Изв. ВУЗов. Электроника, 2007. № 3.

C.23-29.

Magnetosensible device with negative differential resistance and N type voltampere characteristic / Yu.A. Chaplygiu, A.I. Galushkov, A.A. Seuienov.

D.A. Usatiov H Semiconductors, 2008." Vol. 42. № 13. P.1536 1540.

5. Магнитная перестройка частоты С'ВЧ генератора на диоде Ганна / С. С. Горбатов, A.A. Семёнов, Д.А. Усанов и др. // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 2009. № 3. С.77-80.

6. Семёнов A.A., Усанов Д.А. Индуктивност ь, перестраиваемая электрическим полем И Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. № 4(78), С.34-40. Семёнов A.A., Усанов Д.А. Индуктивность, перестраиваемая электрическим нолем II Технология и конструирование в электронной аппаратуре ("ТКЭА"), 2009. № 5. С.3-10.

7. Семёнов A..L, Усанов ДА. Активный двухшшосник с S- и N-образпой вольт-амперной характеристикой II Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. №3(76). С. 17-21.

8. Температурная зависимость параметров датчиков магнитного поля па основе магпиточуветвительных ИС / ¡O.A. Чаплыгин, A.II. ¡'тушкой, .-(.Л. Семёнов н др. //Изв. ВУЗов. Электроника, 1996. № 1-2. СМ 14-116.

9. Использование мапшточувствигельпых элементов для защиты микроэлектронных устройств от несанкционированного доступа / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, ДА. Усанов и др. И Изв. ВУЗов. Электроника, 2001. № 2. С.47-51.

I ((.Измеритель индукции магнитного поля на основе магниточувствитель-

ных интегральных схем / С.Б. Вениг, A.A. Семёнов, A.IJ. Гапчиков и др. // Приборы и системы управления, 1998. № 5. С.34-35.

II .Семёнов A.A., У сапов ДА. Вольт-амперные характеристики структур металл-окисел-окисел-металл с несколькими участками отрицательного дифференциального сопротивления // Письма в ЖТФ, 2008. Т. 34. вып. 18. С.9-13.

Semenov A.A.. Usatiov D.A. Current-Voltage Characteristics of Metal-Oxide-Oxide-Metal Structures with Several Regions of Negative Differential Resistance//Technical Physics Lxtters, 2008. Vol. 34. № 9. P.774-775.

12.Эффект синхронизации мод в СВЧ генераторе на диоде Ганна, работающем в многочастотном режиме / С.Б. Вениг, ДА. Усанов, A.A. Семёнов, Т. Г. Захарова // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2000. Т. 8. №2. С. 10-15.

13.Модуляция выходного сигнала генератора на диоде Ганна воздействием на пего внешнего СВЧ сигнала / ДА. Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, .4..T Семёнов // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1995. Т. 38. № 9. С.982-988.

14.Смена знака нелинейной составляющей реактивности и гистерезис у диодов Ганна в режиме генерации / ДА Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, A.A. Семёнов // Письма в ЖТФ, 1994. Т. 20. вып. 21. С.21-23.

15.Влияние нелинейного характера импеданса диодов Ганна на работу СВЧ генераторов па ах основе /ДА. Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, A.A. Семёнов // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 1994. Т. 2. № 5. С.35-45.

16.Синхронизованный на субгармонике сверхвысокочастотный генератор па диоде Гашш / С.С. Горбатов, ДА. Усанов, A.A. Семёнов и др. // Приборы и техника эксперимента, 1993. № 3. С.136-137.

11 .Усанов ДА., Горбатов С.С., Семёнов .I.A. Особенности многочастотной генерации СВЧ в генераторах на диодах Гашш // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1993. Т. 36. № 3. С. 64.

18.Синхронизация мод в СВЧ генераторах на диодах Гашш / ДА Усанов, С.С. Горбатов, С.Б. Вениг, A.A. Семёнов И Письма в ЖТФ, 1992. Г. 18. вып. 12. С.26-27.

\9.Усанов ДА., Горбатов С.С., Семёнов АА. Влияние напряжения смещения на стохастизацию колебании в диодах Ганна в многоконтурной колебательной системе// Радиотехника и электроника, 1991. Т. 36. № 12. С.2406-2409.

20.Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов A.A. Изменение вида вольт амперной характеристики диода Ганна в зависимости от режима его работы // Изв. ВУЗов, Радиоэлектроника, 1991. Т. 34. № 5. С.107-108.

21 .Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов A.A. Двухчастотный режим работы СВЧ усилителя па диоде Ганна // Изв. ВУЗов Радиофизика, 1990. Том 33. № 12. С. 1429-1430.

22.Активные СВЧ- фильтры на полупроводниковых СВЧ -генераторах, работающих в режиме синхронизации / Д.А Усапов, С.С. Горбатов, А.А.Семёнов и др. Н Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С.121-122.

23.Разработка методов высокоточной оперативной многопараметрической влагометрии на основе комплекса высокочастотных и низкочастотных электрических измерении / ПЛ. Баранов, A.II. Богданов, A.A. Семёнов и др. //Вопросы прикладной физики, 2000. Выпуск6. С. 51-57. Изд. Саратовского уп иверс итета.

24.Семёнов A.A., Вениг С.Б. Устройство сопряжения лабораторного ионо-мера И-130М с персональным компьютером // Приборы и техника эксперимента, 2007. № I. С. 154-156.

25.Схема управления сверхвысокочастотными устройствами на p-i-н диодах / С.Б. Вениг, Б.П. Каротин, . I.A. Семёнов, ДА. Усанов // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С. 134-135.

26. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Семёнов .-J..-1. Особенности управления СВЧ мощностью /.»-/-/(-диодными устройствами // Радиотехника и электроника, 1998. Т. 43. № 11. С.1401-1403.

27.11атент РФ № 2151422. МКИ G06IT2/16, 12/14, 12/00, 1101Г27/22, 27/00. Микроэлектронное устройство / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов № 98111305/09. Заявл. 15.06.98. Опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17.

28.Патент РФ № 2156999. МКИ G06P12/16, 12/14. Схема защиты устройства микроэлектропного / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. пеанов № 99117561/09. Заявл. 12.08.99. Опубл. 27.09.2000. Бюл. № 27.

29.Патент РФ №2384910. МПК 1101F 21/08, H01L 29/06. Катушка индуктивности, перестраиваемая электрическим полем / .LT Семёнов, Д.А. Усанов. № 2009111240. Заявлено: 30.03.2009. Опубл. 20.03.2010. Бюл. № 8.

30.А.с. 1479976 СССР, МКИ И01Р1/15. Устройство управления p-i-n диодом i ДА. Усанов, С.Б. Вениг, A.A. Семёнов (СССР). № 4181902/2409. Заявлено 14.01.87. Опубл. 15.05.89. Бюл. № 18.

Семёнов Андреи Андреевич

НОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МАГНИТОУНРАВЛЯЕМОГО ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ И СОЗДАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Автореферат дисччр гадин на соискание ученом степени док-тора фшико-математнческнх наук'

Подписано в печать 15.06.2010. Формат 60x84 1/16. Бумага офсешая. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл.печ.л. 2. Уч.-изд.л.2,0. Тираж 150 экз. Закат 128.

Отпечатано с готового оригинал-макета. Тимо! рафия Издательства Саратовского университета. 410012. Саратов. Астраханская, 83.

ИЗДАТЕЛЬСТВО САРАТОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ С ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ, УПРАВЛЯЕМОЙ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ, И НЕЛИНЕЙНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ НА ИХ ОСНОВЕ.

1.1. Отрицательное дифференциальное сопротивление в устройствах с магнитно диодом в цепи обратной связи.

1.1.1. Отрицательное дифференциальное сопротивление динамического характера в автогенераторе с магнитодиодом в цепи обратной связи.

1.1.2. Режимы работы генератора релаксационных колебаний с магнитодиодом в цепи обратной связи.:.

1.2. Активные магнитоуправляемые двухполюсники с отрицательным дифференциальным сопротивлением и управляемой магнитным полем вольт-амперной характеристикой Л'-типа.

1.2.1. Магнитотиристор с управляемой магнитным полем низкоомной ветвью вольт-амперной характеристики.

1.2.2. Генератор релаксационных колебаний на магнито-тиристоре с управляемой низкоомной ветвыо ВАХ.

1.2.3. Магнитодинистор с мультистабильной вольт-амперной характеристикой, управляемой магнитным полем.

1.2.4. Сложные режимы работы нелинейной автогенерирующей системы с магнитодинистор ом.

1.3. Отрицательное дифференциальное сопротивление активного магнитоуправляемого двухполюсника с вольт-амперной характеристикой yV-типа и нелинейные режимы работы автогенерирующих схем на его основе.

1.3.1. Магнитоуправляемый активный двухполюсник с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ iV-типа.

1.3.2. Автогенератор на основе магнитоуправляемого активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ ТУ-типа.

1.4. Сложная нелинейная динамика генератора на основе магнитоуправляемого активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ А^-типа.

1.4.1. Обоснование выбора эквивалентной схемы генератора на основе магнитоуправляемого активного двухполюсника

1.4.2. Математическая модель генератора на основе магнитоуправляемого активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ Л^-типа.

1.4.3. Поиск состояний равновесия динамической системы генератора и исследование их устойчивости.

1.4.4. Динамика исследуемого генератора и результаты численного моделирования.

1.4.5. Сечение Пуанкаре аттрактора нелинейной динамической системы исследуемого генератора.

1.4.6. Расчет спектра ляпуновских характеристических показателей нелинейной динамической системы исследуемого генератора.

1.4.7. Обсуждение физической природы возникновения хаоса в нелинейной динамической системе исследуемого генератора.

1.4.8. Краткие выводы.

1.5. Температурная зависимость сложных колебательных режимов работы автогенератора на основе магнитоуправляемого активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивление и ВАХ УУ-типа.

1.6. Выводы.

2. ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ С МУЛЬТИ-СТАБИЛЬНОЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ.

2.1. Механизм реализации активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением S~ и N- типов на вольт-амперной характеристике.

2.1.1. Активный двухполюсник с вольт-амперной характеристикой, обладающей участками отрицательного

• дифференциального сопротивления S- и N- типов.

2.1.2. Автогенератор на основе активного двухполюсника с отрицательным дифференциальным сопротивлением и ВАХ, обладающей участками S- и N- типов.

2.2. Активный двухполюсник на основе структуры металл-окисел-окисел-металл с вольт-амперной характеристикой, обладающей несколькими участками отрицательного дифференциального сопротивления iV-типа.

2.3. Выводы.

3. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ГЕНЕРАТОРАХ НА ДИОДАХ ГАННА И ВОЗМОЖНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНЕГО СИГНАЛА.

3.1. Перестройка частоты низкоразмерного СВЧ - генератора на диоде Ганна внешним магнитным полем.

3.2. Особенности работы генераторов СВЧ на диоде Ганна при воздействии на них синхронизирующего СВЧ-сигнала.

3.2.1. Модуляция выходного сигнала СВЧ - генератора на диоде Ганна при воздействии на него внешнего СВЧсигнала

3.2.2. Синхронизация мод в СВЧ - генераторах на диодах Ганна

3.3. Теоретическое исследование процессов в синхронизированном генераторе на диоде Ганна.:

3.3.1. Обоснование выбора эквивалентной схемы синхронизированного генератора на диоде Ганна.

3.3.2. Математическая модель синхронизированного генератора на диоде Ганна.

3.3.3. Результаты численного моделирования.

3.4. Выводы.

4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ И УСТРОЙСТВАХ НА ИХ ОСНОВЕ ПРИ

ИЗМЕНЕНИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

4.1.Изменение нелинейной составляющей реактивности диода

Ганна в зависимости от режима его работы.

4.2. Изменение вида вольтамперной характеристики диода Ганна в зависимости от режима его работы на СВЧ.

4.3.Индуктивность, перестраиваемая электрическим полем, с кремниевой нелинейной структурой п-'г-р-'г-п-типа в качестве регулируемого сердечника.

4.4.Автогенератор с резонансным контуром, включающим индуктивность, перестраиваемую электрическим полем.

4.5. Особенности управления высокочастотными сигналами с

ПОМОЩЬЮ/7-/-Я-ДИОДНЫХ устройств.

4.6. Частотная модуляция высокочастотного сигнала в резонансном контуре, включающем в свой состав управляемую электрическим полем индуктивность.

4.7. Выводы.

5. НОВЫЕ ТИПЫ УСТРОЙСТВ, СОЗДАННЫЕ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ С УПРАВЛЯЕМЫМИ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.

5.1. Устройства защиты, контроля и ограничения доступа на основе полупроводниковых структур с управляемыми магнитным полем характеристиками.

5.1.1. Система защиты микроэлектронных устройств от несанкционированного доступа и копирования.

5.1.2. Система ограничения доступа.

5.2. Измеритель индукции магнитного поля на основе магнито-чувствительных интегральных схем.

5.3. Устройство управления /?-/-л-диодным прибором.

5.4. Выводы.

Исследования механизмов возникновения отрицательного дифференциального сопротивления в полупроводниковых приборах, особенностей воздействия на них внешних электрических и магнитных полей, колебательных режимов, возникающих в устройствах, включающих такие приборы, нелинейных явлений в электродинамических системах, их содержащих, можно отнести к числу современных научных направлений, развивающихся на стыке твердотельной электроники и радиофизики. Интерес к подобным исследованиям обусловлен широким применением достижений твердотельной электроники во многих отраслях науки и техники, что связано с открытием новых физических эффектов в полупроводниках и полупроводниковых приборах и их использованием для разработки и создания как дискретных, так и интегральных устройств для генерации, усиления, преобразования и управления энергией электромагнитного излучения. Успехи в области разработки, создания и применения электронных приборов, имеющих в определенном режиме отрицательное значение дифференциального сопротивления - основного дифференциального параметра, так называемых "негатронов" [1,2], привели к формированию "негатроники" — молодого самостоятельного научного направления электроники, цели и задачи которого были сформулированы сравнительно недавно [3-6].

Приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС) находят широкое применение в радиофизических и радиотехнических системах самого широкого назначения не только в качестве основных элементов усилительных, генераторных и ключевых схем [7-11], а также чувствительных сенсоров [12-15], но и как элементарные функциональные элементы, благодаря присущей им внутренней управляемой реактивности [16-23], причем реактивность, в зависимости от типа ОДС, может иметь как индуктивный, так и емкостной характер [22, 23].

Группа устройств, наличие участка ОДС на вольт-амперных характеристиках (ВАХ) у которых обусловлено физическими явлениями, происходящими в полупроводниковых структурах, сравнительно небольшая и включает в себя туннельные [24], лавинно-пролетные диоды [25-27], диоды Ганна* [28], диоды с барьером Шоттки [29], лавинные транзисторы [30-32] и ряд других [33-36]. Известны соединения переходных металлов, кристаллы которых демонстрируют на своих вольт-амперных характеристиках участки ОДС одновременно 5"-и ТУ-типов [37]. Приборы такого типа, обладая эффектами переключения и памяти, а также эффектами транзисторного и тири-сторного типа [37-40], могут применяться в качестве чувствительных элементов сенсорных систем, электронных переключательных устройств, датчиков температуры.

Общим недостатком приборов этой группы является то, что лежащие в основе механизма их работы физические эффекты, электрофизические характеристики материалов, из которых они изготовлены, технология их создания однозначно определяют их электрические и эксплуатационные параметры [41]. Так, например, туннельный диод физически не предназначен для работы с высокими уровнями рассеиваемой мощности и при сравнительно высоких значениях питающего напряжения, не говоря уже о возможности изменения формы ВАХ и крутизны её падающего участка.

Другим существенным недостатком большинства приборов этого типа представляется их плохая совместимость с современной технологией изготовления интегральных схем [41, 42].

В связи с этим широкое распространение получили также устройства, в которых механизм возникновения ОДС обусловлен действием положительных и отрицательных обратных связей [41-71]. Создание устройств с ОДС, обусловленным характером обратных связей, позволяет не только получать у них требуемую форму ВАХ и, в частности, участки с ОДС, но и оперативно варьировать электрические параметры вновь создаваемых приборов в зависимости от их функционального назначения, з связи с чем задача создания устройств с заданными характеристиками, а также возможностью их регулировки и управления, представляется современной и актуальной.

Параметры ВАХ таких двухполюсников с ОДС можно варьировать, изменяя номиналы элементов, введенных в цепи положительных или отрицательных обратных связей устройств [41, 62]. Следует также отметить, что для полупроводниковых устройств, в которых механизм возникновения ОДС основан на введении в схему положительных и отрицательных обратных связей, довольно хорошо изучены возможности управления параметрами их характеристик воздействием электрического поля [41, 62-64], света [65] и температуры [66, 67], в то же время как вопросы воздействия на такие приборы магнитного поля и проблема создания приборов с магнитоуправляемыми характеристиками изучены недостаточно.

Включение в цепи смещения и обратных связей таких приборов элементов, проводимость которых зависит от величины приложенного внешнего магнитного поля, может позволить создавать структуры, параметры ВАХ которых прогнозируемо управляются этим полем, причем эффект от воздействия управляющего фактора может достигать значительно больших величин, чем в известных устройствах. Предлагаемый способ может быть особенно эффективным при интегральном исполнении двухполюсников с ОДС, поскольку позволяет существенно снизить в изготовляемой микросхеме количество управляющих выводов и разрабатывать устройства, функциональное назначение которых возможно изменять под воздействием внешнего магнитного поля без каких-либо настроек и вмешательства в принципиальную электрическую схему.

Введение в цепи обратных связей элементов, характеристики которых зависят от величины приложенного внешнего магнитного поля, может позволить создавать также приборы, обладающие динамической ВАХ с падающим участком, которой используемый магнитоуправляемый прибор, равно как и модифицируемое устройство, изначально не обладают.

Получение на ВАХ одного прибора нескольких стабильных и устойчивых участков с ОДС разного типа потенциально позволяет расширить функциональные возможности устройств такого класса [41, 62, 72]. Такие приборы получили название мультистабильных или многоустойчивых [72-77]. Получение на вольт-амперной характеристике одного прибора нескольких стабильных и устойчивых участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением (Представляет интерес, поскольку позволяет существенно упростить схемотехнические решения, уменьшить объем элементной базы, а также расширить функциональные возможности такого класса устройств. Достижения указанных целей можно добиться, создавая приборы с мультистабильными ВАХ, способные эффективно изменять параметры своих характеристик под воздействием электрического или магнитного поля [76, 77].

Возможность управления параметрами мультистабильной ВАХ внешним магнитным полем может придать таким приборам новое качество —■ способность устройства изменять свою функцию без изменения его принципиальной схемы [68, 69, 76, 77], что, безусловно, позволяет расширить границы применения подобных твердотельных приборов. К настоящему времени этот вопрос изучен недостаточно, что обусловливает актуальность исследований в этом направлении.

Известно, что отличительным признаком полупроводниковых материалов и созданных на их основе приборов является чувствительность к воздействию температуры, света, внешних электрических и магнитных полей. Такое свойство полупроводниковых приборов может быть использовано для управления устройствами, включающими эти приборы в свой состав. Следует отметить, что возможность управления магнитным полем полупроводниковыми приборами с ОДС, не имеющими в своём составе магниточувствительных элементов, в частности, диодами Ганна в автогенераторных схемах, может позволить расширить границы использования таких устройств [78-91]. Эта возможность также изучена сравнительно недостаточно, в связи с чем исследования в этом направлении актуальны и практически значимы [92].

Благодаря присущей приборам с ОДС внутренней управляемой реактивности [16-23], имеющей (в зависимости от типа ОДС) как индуктивный, так и емкостной характер, создание на их основе автогенерирующих схем требует минимального количества внешних элементов, что существенно упрощает схемотехнику таких устройств. Наличие реактивности у таких приборов обусловило также многочисленные попытки использования их в качестве управляемых полупроводниковых эквивалентов индуктивностей, но в силу того, что параметры таких индуктивностей не полностью соответствовали требованиям практики, окончательного решения данная проблема не получила. Характерная для.индуктивности фазовая зависимость тока от напряжения наблюдается также в длинных диодах при высоких уровнях инжекции [93-95], но, как показали результаты исследований, индуктивные свойства такие приборы демонстрируют в сравнительно узком частотном диапазоне, а добротность их невелика.

С учетом того, что индуктивность - физическая величина, характеризующая магнитные свойства элемента электрической цепи и равная отношению потока магнитной индукции, пересекающей поверхность, ограниченную проводящим контуром, к силе тока в этом контуре, создающем этот поток, изменение этого потока в результате взаимодействия с помещенным в проводящий контур объектом эквивалентно изменению величины индуктивности. Использование полупроводниковых приборов в качестве компонентов, параметры которых (в частности, проводимость) изменяются в широких пределах, может позволить создать электрически управляемые индуктивные элементы [96], что придает актуальность исследованиям в этом направлении.

Наличие у твердотельных приборов с ОДС механизма встроенной обратной связи в широком диапазоне частот приводит к тому, что такие приборы демонстрируют разнообразный спектр колебательных режимов: от гармонических и релаксационных, до сложнопериодических и квазипериодических. Сложное поведение характерно и для активных двухполюсников с магнитоуправляе-мыми характеристиками [97, 98], но при этом анализа их динамического поведения до сих пор проведено не было. Описание таких объектов как нелинейных динамических систем приводит к необходимости их анализа с точки зрения динамики изменения режимов работы при изменении их параметров под воздействием управляющего поля, изучению условий возникновения, существования и исчезновения периодических и хаотических режимов работы.

Такие исследования могут позволить обнаружить новые физические закономерности поведения радиотехнических и радиофизических систем, включающих в себя твердотельные элементы с управляемой нелинейностью, оценить их поведение при воздействии внешних полей и сигналов.

В связи с этим является актуальным проведение ъ^еленаправленного комплекса экспериментальных и теоретических исследований по созданию полупроводниковых приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением и управляемыми магнитным полем характеристиками, особенностей нелинейных явлений в динамических системах, включающих в себя такие приборы, обусловленных изменением их характеристик под влиянием внешних управляющих воздействий.

Проведение целенаправленного комплекса таких исследований может позволить обнаружить новые физические явления в разработанных магнито-управляемых полупроводниковых приборах, создать на их основе новые типы твердотельных устройств, а также расширить функциональные характеристики устройств, уже получивших широкое распространение в различных областях твердотельной электроники, и тем самым еще больше расширить границы их применения.

Цель диссертационной работы состоит в разработке новых полупроводниковых приборов, обладающими характеристиками с ОДС, управляемым магнитным и электрическим полями; изучении нелинейных явлений и установлении новых физических закономерностей в динамических системах с такими полупроводниковыми структурами, обусловленных как нелинейными режимами их работы, так и нелинейными свойствами самих приборов, а также изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий; создании на основе разработанных приборов новых типов радиофизических и радиотехнических устройств.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) разработка, экспериментальное и теоретическое исследование полупроводниковых приборов с ОДС и управляемыми внешними магнитным и электрическим полями характеристиками;

2) создание, экспериментальное и теоретическое исследование полупроводниковых приборов с мультистабильной ВАХ, обладающей участками ОДС, управляемыми внешним магнитным полем;

3) реализация, экспериментальное и теоретическое исследование электрически управляемых индуктивных элементов, в качестве перестраиваемых компонентов которых используются полупроводниковые и-/-/?-/-л-структуры;

4) выявление физических закономерностей процессов формирования радиочастотного импульса в управляющих устройствах на /7-/-«-диодах;

5) изучение сложных динамических, в том числе хаотических, режимов работы в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками;

6) определение взаимосвязи температуры прибора и типа колебательных режимов в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками;

7) установление физических закономерностей нелинейных явлений в сверхвысокочастотных (СВЧ) генераторах на диодах Ганна, работающих в режиме многочастотной генерации, при воздействии на них внешнего СВЧ сигнала и управляющего магнитного поля.

Научная новизна

1. Впервые проведен целенаправленный комплекс экспериментальных и теоретических исследований по созданию новых полупроводниковых негатронов, с характеристиками, регулируемыми внешними магнитным и электрическим полями, а также особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, включающих такие приборы.

2. Впервые разработаны полупроводниковые магнитоуправляемые двухполюсники с отрицательным дифференциальным сопротивлением, основанным на использовании механизмов обратных связей.

3. Впервые реализованы управляемые автогенераторы как на активных магнито-управляемых полупроводниковых двухполюсниках с ОДС, так и на усилителях, включающих магнитодиоды с экспоненциальной вольт-амперной характеристикой в цепях обратной связи по магнитному полю.

4. Показано, что для описания сложного поведения динамических систем на полупроводниковых магнитоуправляемых негатронах требуется учет влияния температурных зависимостей их характеристик на реализуемые в таких системах колебательные режимы.

5. Разработан новый тип активного полупроводникового двухполюсника с мультистабильной вольт-амперной характеристикой, обладающей участками отрицательного дифференциального сопротивления как так и ./V-типов; продемонстрирована возможность реализации на таком приборе генератора, управляемого электрическим полем.

6. Впервые экспериментально обнаружена возможность существования мультистабильной вольт-амперной характеристики у структур типа металл-окисел-окисел-металл на участках как прямого, так и обратного смещений.

7. Впервые экспериментально обнаружена и теоретически обоснована возможность создания управляемых электрическим полем пассивных индуктивных элементов с нелинейными полупроводниковыми «-/-^-/-//-структурами в качестве перестраиваемых компонентов.

8. Установлены способ и форма сигналов, управляющих /ь/-я-диодными приборами, при которых можно повысить быстродействие указанных устройств и избежать искажений формируемых ими импульсов.

Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ган-на под воздействием управляющего магнитного поля по сравнению с известными схемами.

Достоверность результатов диссертации

Достоверность полученных теоретических результатов обеспечивается: строгостью используемых математических моделей; корректностью упрощающих допущений; сходимостью вычислительных процессов к искомым решениям; выполнимостью предельных переходов к известным решениям; соответствием результатов расчета эксперименту.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена\ применением современной стандартной измерительной аппаратуры; метрологической поверкой измерительного оборудования и методик измерения; обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ; воспроизводимостью полученных результатов. Научная и прикладная значимость работы: на основе экспериментальных и теоретических исследований разработаны магнитоуправляемые полупроводниковые двухполюсники с отрицательным дифференциальным сопротивлением, основанные на использовании механизмов обратных связей; разработан новый типа активного полупроводникового двухполюсника с мультистабильной вольт-амперной характеристикой, обладающей участками отрицательного дифференциального сопротивления Я — и А^— типов; реализованы управляемые электрическим полем пассивные индуктивные элементы с п-'1-р-1-п-структурами в качестве перестраиваемых компонентов; созданы эффективные устройства управления радиочастотным сигналом на основе полупроводниковых диодов с /^-/-/«-структурами, реализующие предложенные способы управления; разработан активный полупроводниковый двухполюсник с мультистабильной вольт-амперной характеристикой на участках как прямого, так и обратного смещений на основе структур типа металл-окисел-окисел-металл; установлена возможность эффективной управляемой модуляции выходного сигнала СВЧ генератора на диоде Ганна, работающего в режиме синхронизации или биений; установлена взаимосвязь температуры прибора и типа колебательных режимов в генераторных схемах, содержащих полупроводниковые приборы с управляемыми внешним магнитным полем характеристиками; на основе результатов исследования устройств с магниточувствительными полупроводниковыми элементами разработан измеритель индукции постоянного магнитного поля [99, 100], превосходящий по ряду своих эксплуатационных параметров известные модели промышленных тесламетров; результаты исследования нелинейных режимов работы СВЧ генератора на диоде Ганна были использованы в разработанном комплексном измерителе параметров зерна, обладающем повышенной точностью измерений параметров объекта по сравнению с известными моделями своего класса [101];

9) результаты проведенных исследований легли в основу разработанных новых устройств защиты, контроля и ограничения доступа, позволяющих повысить степень защищенности подобных систем, а также новых приборов, эффективно управляющих />-/-и-диодными устройствами, защищенных патентами на изобретение РФ и авторскими свидетельствами [102-110].

Основные положения, выносимые на защиту

1. Включение магниточувствительных элементов в качестве активных компонентов, а также в цепи смещения и обратных связей двухполюсников на транзисторах, механизм возникновения ОДС в которых обусловлен действием указанных обратных связей, позволяет создавать приборы с магнитоуправляемыми характеристиками и УУ-типов, обладающими участками ОДС, имеющими как статический, так и динамический характер. Частотой и амплитудой выходного сигнала автогенераторов, разработанных на основе магнитоуправляемых двухполюсников можно управлять, изменяя напряженность воздействующего магнитного или электрического полей.

2. Моделирование разработанных магнитоуправляемых двухполюсников системами алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений напряжений и токов, составленных методом переменных состояния, и решение систем численным методом Гира шестого порядка позволяет получить теоретическое описание характеристик и режимов работы разработанных приборов, хорошо совпадающее с аналогичными экспериментальными данными. Численное интегрирование методом Рунге-Кутты-Мерсона четвер гого порядка системы нелинейных дифференциальных уравнений, составленной на основе уравнений Кирхгофа для мгновенных значений токов в узлах и напряжений в контурах эквивалентной схемы генератора на магнитоуправляемом аналоге динистора, с использованием аппроксимации высокоомной ветви прибора линейной зависимостью, а участка отрицательного дифференциального сопротивления ВАХ динистора - степенным полиномом пятого порядка, позволяет описать экспериментально наблюдаемую зависимость периода колебаний генератора от величины напряженности управляющего1 магнитного поля.

3. Автогенератор с магнитоуправляемым двухполюсником, обладающим ВАХ А'-типа, способен работать в режиме хаотических колебаний при выборе рабочей точки в припороговой области вольт-амперной характеристики. Переход к хаотическим колебаниям в нем происходит через последовательность бифуркаций удвоения периода. Изменение положения рабочей точки на ВАХ, связанное с разогревом и охлаждением магнитоуправляемого активного элемента, может приводить к смене режима колебаний, из всего многообразия возможных режимов при неизменной величине напряжения питания и напряженности магнитного поля.

4. Используя перекрестные обратные связи в устройстве из двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым типом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режиме, можно реализовать ВАХ, обладающую участками ОДС одновременно Я- и УУ-типов, наблюдающимися при различных значениях приложенного напряжения.

5. Два и более участков ОДС А'-типа наблюдаются на ветвях прямого и обратного смещения ВАХ структур типа металл-окисел-окисел-металл, образованных прижимными контактами электродов из алюминия и цинка с естественными окисными слоями.

6. Приложение напряжения к «-/-/»-/-«-структуре, выполняющей функцию перестраиваемого компонента индуктивного элемента, позволяет электрически управлять величиной индуктивности такой системы, обладающей приемлемой для практических целей добротностью. Результаты расчета зависимости индуктивности и добротности системы от величины приложенного напряжения с использованием предложенной модели, включающей комплексное сопротивление управляемой «-/-/»-/-«-диодной структуры, позволяют получить хорошее согласование с экспериментом. При переключении р-г-пдиодных устройств времена нарастания и спада импульса мощности радиочастотного сигнала могут быть уменьшены более чем в 7 раз в результате оптимального выбора формы и длительности "ускоряющих" и "вытягивающих" управляющих импульсов.

7. Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ганна под воздействием управляющего магнитного поля по сравнению с известными устройствами.

На защиту выносится также группа новых типов устройств на полупроводниковых приборах, разработанных и созданных на основе выявленных физических закономерностей, защищенных патентами и авторскими свидетельствами [99, 100, 102-110].

Настоящая диссертация выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета. Она является обобщением работ автора, выполненных в период с 1986 по 2009 год по одной из актуальных проблем твердотельной электроники и радиофизики, заключающейся в экспериментальном и теоретическом исследовании возможности создания полупроводниковых приборов с управляемыми характеристиками и, выявлении особенностей нелинейных явлений в динамических системах, содержащих такие полупроводниковые приборы.

Совокупность научных результатов, изложенных в диссертации, по мнению автора, можно рассматривать как решение крупной научной проблемы по созданию класса полупроводниковых приборов с управляемыми магнитным и электрическим полями характеристиками, обладающими участками отрицательного дифференциального сопротивления, обусловленного механизмами обратных связей; установлению особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, содержащих такие полупроводниковые приборы, обусловленных слоэ/сными режимами работы, нелинейными свойствами самих приборов и изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий.

В результате решения этой научной проблемы установлены:

• новые физические закономерности поведения колебательного контура, включающего управляемый электрическим полем пассивный индуктивный элемент с «-/-/»-/-«-структурой в качестве перестраиваемого сердечника;

• новые физические явления, наблюдающиеся в полупроводниковых негатронах при воздействии постоянных электрических и магнитных полей, температуры и электромагнитного излучения радиочастотных диапазонов; разработаны и созданы

• новые типы полупроводниковых устройств, обладающие как уникальными, так и улучшенными характеристиками, по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с:

• грантом № 2-83-13-31 "Пост" — "Теоретическое и экспериментальное исследование возможности управления шумовыми характеристиками СВЧ генератора на диоде Ганна внешним СВЧ или НЧ сигналом" в 1992 - 1993 г.г.;

• грантом Государственного комитета РФ по высшему образованию 1994 -1995 годов (МИЭТ ТУ);

• грантом Государственного комитета РФ по высшему образованию 1996 -1997 годов (МИЭТ ТУ);

• планом НИР "МЕРА" — "Разработка и создание СВЧ измерительного комплекса для контроля параметров слоистых структур" 2004 г. (Министерство Образования Российской Федерации);

• планом фундаментального научного исследования "Контроль" — "Разработка и создание технологии контроля параметров микро- и ианоэлекгронных структур и уникального диагностического оборудования для нанотехнологи-ческих процессов, нанометровых вибраций и перемещений" 2004 - 2005 г.г. (Министерство Образования Российской Федерации); планом НИР "Фаза-2" "Исследование новых механизмов возникновения отрицательного сопротивления в полупроводниковых приборах, стимулированного СВЧ-полем" 2005 г. (Министерство Образования Российской Федерации); планом фундаментальной НИР "Лавина" — "Исследование новых механизмов возникновения отрицательного сопротивления в полупроводниковых структурах в сильном СВЧ-поле" 2005 - 2006 г.г. (Министерство Образования Российской Федерации); планом научно-технической разработки "Разработка и создание устройств для измерения толщин микро- и нанометровых пленок" 2006 г. (Правительство Саратовской области, распоряжение от 21 апреля 2006 г. № 114-Пр.); планом НИР РИ — 19.0/002/228 "Разработка новых высокочувствительных радиоволновых и оптических методов измерения параметров наноструктур и материалов" 2006 г. (Федеральная целевая научно- техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы.); планом НИР "Наносистема" — "Технология формирования наноструктур и нанокомпозитов, разработка и создание новых технологий измерений параметров материалов, наноструктур и нанокомпозитов на основе низкоразмерных резонансных систем оптического и микроволнового диапазонов" 2007 г. (Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-техно-логического комплекса России на 2007-2012 годы. ГК № 02.513.11.3058 от 22 марта 2007 г.); планом НИР 0120.0 603189 "Ангстрем 2" — " Разработка новых радиоволновых и оптических методов исследования параметров материалов, микро- и наноструктур" 2007-2008 г.г. (Федеральное агентство по образованию); планом НИР "Лавина" — "Исследование новых механизмов воздействия электромагнитных полей на возникновение резонансных явлений в микро- и наноструктурах" 2007 г. (Федеральное агентство по образованию);

• планом НИР 0120.0 603188 "Лавина-2" — "Исследование новых механизмов воздействия электромагнитных полей на возникновение резонансных явлений в микро- и наноструктурах" 2008 г. (Федеральное агентство по образованию); I

• планом НИР 0120.0801702 "Наномеханика" — "Разработка новых нанотех-нологий синтеза, способов диагностики и методов исследования наноструктур и композитов, биологических сред и биообъектов, методов численного моделирования биомеханических систем" 2008 г. (Федеральное агентство по образованию).

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе СГУ при постановке работ в учебном практикуме лаборатории кафедры физики твердого тела СГУ: "Переходные процессы в P-I-N—диодных СВЧ устройствах" и "Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников" [111].

Часть результатов диссертационной работы была использовала автором в разработке под девизом "Коммутатор" — "Методы повышения быстродействия /7-/-Я—диодных СВЧ устройств", удостоенной диплома первой степени НТО РЭС им. A.C. Попова за 1986 год.

Отдельные результаты диссертационной работы вошли составной частью в проект "Разработка устройства для защиты информации от несанкционированного доступа", отмеченный золотой медалью и дипломом первой степени Всероссийского научно-промышленного форума "Россия единая" за 2000 год.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены на:

• XI Всесоюзной научно-технической конференции "Неразрушающие физические методы и средства контроля" в 1987 году в г. Москва;

• семинаре "Нелинейные высокочастотные явления в полупроводниках и полупроводниковых структурах и проблемы их применения в электронике СВЧ" Научного совета по проблеме "Физика и химия полупроводников" АН СССР в 1991 году в г. Навои;

• Межведомственной научно-технической конференции "Приборы, техника и распространение мм и субмм волн" в Харькове в 1992 году;

• Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика- 95" в Зеленограде в 1995 году;

• Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП - 96 в Саратове в 1996 году;

• II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Электроника и информатика - 97" в Зеленограде в 1997 году;

• Всероссийском научно-промышленном форуме "Россия единая" в 2000 году в г. Нижний Новгород;

• Всероссийской научно-техническая дистанционная конференции "Электроника и информатика - 2001" г. Москва, МИЭТ, 2001 г.

• V Международной научно-техническая конференции "Электроника и информатика - 2005" г. Москва, МИЭТ, 2005 г.

• объединенном научном семинаре расширенного заседания кафедры физики твердого тела Саратовского госуниверситета.

Приборы, в которых были использованы отдельные технические достижения из диссертационной работы, экспонировались на ВДНХ СССР в 1987 и 1989 годах в ходе проведения выставок "Физико-технические средства диагностики" и "Ученые Поволжья — народному хозяйству".

Приборы, в которых были использованы отдельные технические достижения из диссертационной работы, экспонировались на ВДНХ СССР в 1987 и 1989 годах в ходе проведения выставок "Физико-технические средства диагностики" и "Ученые Поволжья — народному хозяйству".

Публикации

По материалам диссертации опубликовано:

• 56 научных работ [23, 76, 92, 96, 99-147], в том числе

• 32 статьи (из них 28 — в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов докторских диссертаций),

• 4 патента РФ, 2 авторских свидетельства на изобретения и 3 свидетельства РФ на полезную модель, которыми защищены предложенные новые способы и устройства.

Материалы диссертации использованы в разделах разработанных автором курсов учебных дисциплин "Схемотехника ЭВМ", "Микропроцессорные системы", "Устройство и применение микропроцессоров", посвященных работе и применению твердотельных приборов устройств, и в методических пособиях работ лабораторного практикума кафедры физики твердого тела СГУ: "Переходные процессы в Р-Г-Ы—диодных СВЧ устройствах", "Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников". При постановке лабораторных работ "Изучение БИС параллельного периферийного адаптера" [112] и "Изучение БИС программируемого интервального таймера" [113] было использовано оригинальное интерфейсное оборудование, разработанное автором в рамках диссертационной работы для проведения ряда экспериментальных исследований [114].

Личный вклад соискателя

В работах с соавторами соискателю принадлежит ведущая роль в постановке задач, выборе методов их решения, разработке алгоритмов и программ численных расчетов, обосновании и разработка математических моделей, разработке методик, подготовке и проведении эксперимента, анализе полученных теоретических и экспериментальных результатов исследований. В работах [99, 100, 115-120], выполненных в соавторстве с Ю.А. Чаплыгиным, А.И. Галушковым, Д.А. Усановым, С.Б. Венигом, соискателю принадлежит постановка задачи, выбор, обоснование и создание математических моделей, разработка и изготовление приборов в целом, подготовка и проведение эксперимента, измерение характеристик и исследование рабочих режимов, а также участие в обсуждении полученных результатов, интерпретации рассматриваемых процессов и явлений.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 333 страницах, содержит 143 рисунка. Список литературы состоит из 317 наименований.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Впервые проведен целенаправленный комплекс экспериментальных и теоретических исследований по созданию новых полупроводниковых негатронов, с характеристиками, регулируемыми внешними магнитным и электрическим полями, а также особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, включающих такие приборы.

2. Показано, что включение магнитодиода в цепь обратной связи усилительного каскада на транзисторе приводит к возникновению в таком устройстве магнитоуправляемого динамического отрицательного дифференциального сопротивления и возможности генерации гармонических колебаний с регулируемой магнитным и электрическим полем величиной амплитуды.

3. Показано, что включение двухколлекторного биполярного магнитотранзи-стора в качестве одного из активных элементов двухтранзисторного эквивалента тиристора позволяет реализовать магнитоуправляемый аналог тиристора с возможностью раздельного управления параметрами напряжения переключения и тока в низкоомпом открытом состоянии. Частотой генератора на магнитоуправляемом аналоге тиристора можно управлять, изменяя напряженность воздействующего на него магнитного поля.

4. Показано, что введение линейного интегрального преобразователя "магнитное поле — напряжение" в цепь управления глубиной положительной обратной связи одного из транзисторов эквивалента динистора позволяет реализовать магнитоуправляемый аналог динистора с несколькими участками отрицательного дифференциального сопротивления 5-типа, количество и крутизна которых определяются величиной индукции управляющего магнитного поля.

5. Построены математические модели предложенных магнитоуправляемых устройств, представляющие собой системы алгебраических и нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений напряжений и токов, составленных методом переменных состояния. Интегрирование систем численным методом Гира шестого порядка позволяет получить теоретическое описание характеристик и режимов работы разработанных приборов, хорошо совпадающее с аналогичными- экспериментальными данными.

6. Построена математическая модель генератора на магнитоуправляемом аналоге динистора, представляющая собой систему нелинейных дифференциальных уравнений для мгновенных значений токов в узлах и напряжений в контурах эквивалентной схемы, с использованием аппроксимации высокоомной ветви прибора линейной зависимостью, а участка отрицательного дифференциального сопротивления вольт-амперной характеристики динистора - степенным полиномом пятого порядка. Интегрирование системы численным методом Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка позволяет описать экспериментально наблюдаемую зависимость периода колебаний генератора от величины напряженности управляющего магнитного поля.

7. Экспериментально обнаружено и теоретически обосновано, что автогенератор с магнитоуправляемым двухполюсником, обладающим вольт-амперной характеристикой УУ-типа, способен работать в режиме хаотических колебаний при выборе рабочей точки в припороговой области вольт-амперной характеристики. Переход к хаотическим колебаниям в нем происходит через последовательность бифуркаций удвоения периода. Изменение положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике, связанное с разогревом и охлаждением магнитоуправляемого активного элемента, может приводить к спонтанной смене режима колебаний, заключающейся в последовательной демонстрации характерных режимов при неизменной величине напряжения питания и напряженности магнитного поля.

8. Теоретически предсказано и экспериментально подтверждено, что схема с перекрестными обратными связями из двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым типом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режиме, характеризуется вольт-амперной характеристикой, обладающей участками отрицательного дифференциального сопротивления одновременно »У- и УУ-типов, наблюдающимися при различных значениях приложенного напряжения.

9. Установлено экспериментально, что два и более участков отрицательного дифференциального сопротивления Л^-типа наблюдаются на ветвях прямого и обратного смещения вольт-амперных характеристик структур типа металл-окисел-окисел-металл, образованных прижимными контактами электродов из алюминия и цинка с естественными окисными слоями.

10. Экспериментально обнаружено, что приложение напряжения к п-1-р-1-п-структуре, выполняющей функцию перестраиваемого компонента пассивного индуктивного элемента, позволяет электрически управлять величиной индуктивности такой системы, обладающей приемлемой для практических целей добротностью. Результаты расчета зависимости индуктивности и добротности системы от величины приложенного напряжения с использованием предложенной модели, включающей комплексное сопротивление управляемой пА-рА-п-лйодной структуры, позволяют получить хорошее согласование с экспериментом. Предложенную электрически управляемую индуктивность можно рассматривать как своего рода альтернативу индуктивности, управляемой магнитным полем.

11. Показано, что при переключении /м-я-диодных устройств времена нарастания и спада импульса мощности радиочастотного сигнала могут быть уменьшены более чем в 7 раз при оптимальном выборе формы и длительности "ускоряющих" и "вытягивающих" управляющих импульсов.

12. Показана возможность существенного расширения диапазона перестройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ганна под воздействием управляющего магнитного поля по сравнению с известными устройствами.

На основе результатов проведенных исследований разработана и создана группа новых типов устройств на полупроводниковых приборах, включающая устройства защиты, контроля и ограничения доступа на основе полупроводниковых структур с управляемыми магнитным полем характеристиками; измеритель индукции магнитного поля на основе магниточувствительных интегральных схем и магнитоуправляемых двухполюсников, обладающих повышенной чувствительностью к величине индукции магнитного поля, превосходящий по ряду своих эксплуатационных параметров известные модели промышленных тес-ламетров; устройство управления /»-/-«-диодным прибором, позволяющее повысить быстродействие переключения диода, обеспечивая неискаженную передачу фронтов управляющих импульсов, а также уменьшить вносимые потери />-/-«-диодных приборов, примерно на 20%.

Автор выражает сердечную благодарность научному консультанту диссертационной работы — заслуженному деятелю науки РФ, доктору физико-математических наук, профессору Дмитрию Александровичу Усанову за большую помощь, оказанную во время работы над диссертацией, полезные советы и ценные замечания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность научных результатов, изложенных в диссертации, по мнению автора, можно рассматривать как решение крупной научной проблемы по исследованию возможности создания полупроводниковых приборов с управляемыми характеристиками, особенностей нелинейных явлений в электродинамических системах, содержащих такие полупроводниковые приборы, обусловленных сложными режимами работы, нелинейными свойствами самих приборов и изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий.

В результате решения этой научной проблемы установлены новые физические закономерности поведения колебательного контура, включающего управляемый электрическим полем пассивный индуктивный элемент с п-1-р-1-п— структурой в качестве перестраиваемого сердечника, новые физические явления, наблюдающиеся в полупроводниковых негатронах при воздействии постоянных электрических и магнитных полей, температуры и электромагнитного излучения радиочастотных диапазонов; разработаны и созданы новые типы полупроводниковых устройств, обладающие как уникальными, так и улучшенными характеристиками по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.

Все основные защищаемые научные положения теоретически обоснованы и подтверждены результатами экспериментов.

1. Бенинг Ф. Отрицательные сопротивления в электронных схемах. М.: Сов. радио, 1975. 288 с.

2. Гаряинов С.А., Абезгауз И.Д. Полупроводниковые приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением. -М.: Энергия, 1970. 320 с.

3. Филинюк H.A. Перспективы развития динамической негатроники // В кн. «Приборы с отрицательным сопротивлением». Тез. Докладов всесоюзного научно-технического семинара. М.: ВДНХ, 1985. С.6-7.

4. Филинюк H.A. Негатроника достижения и перспективы // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции «Приборы с отрицательным сопротивлением и интегральные преобразователи на их основе». - Баку, 15.17 октября, 1991, С. 11-17.

5. Негатроника/А.Н. Серьезное, JI.H. Степанова, H.A. Филинюк и др. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. 315 с.

6. Филинюк H.A. Негатроника. Исторический обзор // Вим1рювальна та обчислювальнатехшка в технолопчних процесах, 1999. № 3. С.38-43.

7. Биберман Л.И. Широкодиапазонные генераторы на негатронах М.: Радио и связь, 1982. 89 с.

8. Серьезное А.Н., Степанова J1.H. Электронные устройства на элементах с отрицательным сопротивлением М.: Радио и связь, 1992. 200 с.

9. Степанова JJ.H. Анализ динамических характеристик усилителей на двухполюсниках р-п-р-п—структуры с В АХ S-типа // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. М.: Радио и связь, 1983. № 23. С.37-43.

10. Ю.Борисенко A.JI., Соколов О.Т. Безиндуктивный кварцевый генератор с возбуждением резонатора на механических гармониках // Приборы и техника эксперимента, 1979. № 3. С. 119-121.

11. М.Гаряинов С.А. Перспективы использования полупроводниковых приборов и устройств с отрицательным сопротивлением в интегральных схемах // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. М.: Радио и связь, 1986. №26. С.4-15.

12. Негатронный преобразователь магнитного поля для дистанционных измерений / Ф.Д. Касимов, О.Н. Негоденко, Ф.Ф. Касимова, Н.Л. Исмаилов II Труды НТК Приборостроение 97. - Винница: Симеиз, 1997. С.275-279.

13. Полупроводниковые траисдюсеры температуры с частотным выходом на аналогах негатрона / Б.Г. Коноплев, О.Н. Негоденко, С.Г. Кошелев, Е.А. Рьшдин II Труды НТК Датчик-95. Крым, 1995. С.342-345.

14. Семенцов В.И., Негоденко О.Н. Индуктивные балансные сенсоры // Труды НТК Датчики 94. Крым. 1994. С.167-171.

15. Szczepkowski G., Baldwin G., Farrell R. Wideband 0.18 \xm CMOS VCO using active inductor with negative resistance // Proc. Eur. Conf. On Circuit Theory and Design, August 2007, Seville, Vol. 3, P.990-993.

16. Степанова Л.И, Серьезное A.H., Арефьев A.A. Полупроводниковые аналоги индуктивности // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. -М.: Радио и связь, 1987. №27. С. 18-31.

17. Сафонов В.М. Транзисторные эквиваленты реактивностей // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. М.: Радио и связь, 1986. № 26. С. 16-29.

18. Фомин Н.Н., Королев Ю.Н. Современные полупроводниковые приборы. М., Знание, 1969. 80 с.

19. Смена знака нелинейной составляющей реактивности и гистерезис у диодов Ганна в режиме генерации / ДА Усанов, С.Б. Вениг, С. С. Горбатов, А.А. Семёнов // Письма в ЖТФ, 1994. Т. 20. вып. 21. С.21-23.

20. EsakiL. New phenomenon in narrow germanium p-n junctions // Physical Review, 1958, V. 109, № 2, P.603-604.

21. Read W.T. A proposed high frequency negative resistance diode // Bell system tech. J., 1958. №37. P.401-403.

22. Gunn J.B. Microwave oscillations of current in III-V semiconductors // Solid state commun., 1963. № 1. P.88-91.

23. U.S. Patent 3,623,925, Schottky-Barrier Diode Process and Devices / R.T. Jenkins, G.H. Wilson, Filed January 10, 1969. Issued November 30, 1971.

24. Дьяконов В.П. Лавинные транзисторы и тиристоры: Теория и применение -М.: Солон-Пресс ООО, 2008. 382 с.

25. Shockley W. Negative resistance arising from transit time in semiconducting diodes // Bell System tech. J., 1954. v. 33. P.799-826.

26. Coleman D.I., Sze S.M. A low-noise metal-semiconductor-metal (MSM) microwave oscillator // Bell System Tech.3., 1971. v. 50. P.1695-1699.

27. A.c. 864474 СССР, Устройство для управления электрическим двигателем постоянного тока / В.А. Смолянский, P.E. Смолянский. Опубл. 1981. Бюл. № 34.

28. Патент ФРГ № 322508С2. Биполярный транзисторный тетрод / P.E. Смолянский, В.А. Смолянский.

29. Al.Арефьев A.A., Серьезное А.Н., Степанова JI.H. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. М.: Знание, 1987. 64 с.

30. Серьезное А.Н., Арефьев A.A., Степанова JJ.H. Транзисторные эквиваленты приборов с отрицательным сопротивлением и интегральные схемы на их основе // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи М. Радио и связь, 1988. №28. С.4-18.

31. Степанова JI.H. Обратные связи в двухполюсниках и четырехполюсниках /»-«-/»-«-структуры // В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи. М.: Радио и связь, 1986. № 26. С.34-42.

32. A4.Арефьев A.A., Баскаков E.H., Степанова JI.H. Радиотехнические устройства на транзисторных эквивалентах /»-«-/»-«-структуры. М.: Радио и связь, 1982. 104 с.

33. Al-Charchafchi S.H., Al-Wakeel S.S., Abdul Rachman A.A. A voltage controlled negative resistance device // Electronic Engineering, Sept. 1977. P.39-40.

34. Nagata M.A. Simple Negative Impedance Circuit with No Internal Bias Supplies and Good Linearity // IEEE Transactions on Circuit Theory, Sep. 1965. P.433-434.

35. Негоденко O.H., Христофоров B.H., Ерохип A.B. Транзисторные аналоги дини-сторов в высокочастотных кварцевых генераторах // Функциональные микроэлектронные устройства и их элементы. Таганрог, 1976. Вып. 3. С.90-93.

36. Капустин С.Б., Негоденко О.Н. Аналог динистора на КМОП-транзисторах // Функциональные микроэлектронные устройства и их элементы. Таганрог, 1978. Вып. 4. С.62-64.

37. Негоденко О.Н., Липко С.И., Мирошниченко С.П. Каскодные аналоги негатронов // В сб. Полупроводниковая электроника в технике связи М.: Радио и связь, 1986. Вып. 26. С.29-33.

38. Sharma С.К., Dutta Roy S.С. A versatile design geving both N-type and S-type of negative-resistance// Microelectronics and Reliability, 1972, v.l 1, № 6. P.499-502.

39. Stanley J. W., Ager D.Y. Two-terminal current-fed negative admitance incorporatig field-effect transistors //Electronics, 1973. Vol. 35. № 3. P.401-412.

40. Andrew H.R. Fet and transistor produce negative resistance // Electronic Engineering, 1977. Vol. 49. № 597. P.43-45.

41. Sharma S.M. Current-controlled (S-type) negative resistance // Int. J. Electronics, 1974. Vol. 37. №2. P.209-218.

42. Kano G. The lambda diode: versatile negative-resistance device // Electronics, 48(1975). № 13. P.105-109.

43. Лямбда-диод — многофункциональный прибор с отрицательным сопротивлением / Г. Кано, X Ивада, X. Токаги, И. Терамото II Электроника, 1975. № 13. С.48-53.

44. Молотков В.И., Потапов Е.И. Исследование ВАХ маломощных полевых транзисторов и лямбда-диодов и расчет амплитуд автогенератора на лямбда-диоде//Радиоэлектроника, 1991. т. 34. № 11. С. 108-110.

45. Дьяконов В.П., Семенова О.В. Переключающие устройства на лямбда-транзисторах // Приборы и техника эксперимента, 1977. № 5. С.96-98.

46. Баскаков E.H., Степанова JI.H. Усилители на элементах с вольт-амперной характеристикой S-типа // Измерительная техника, 1974. № 4. С.58-60.

47. Тележинский П. Аналог туннельного диода // Радио, 1977. № 4. С.ЗО.

48. Степанова JI.H. Новые устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением // Зарубежная радиоэлектроника, 1991. №8. С.42-51.

49. Серебренников C.B., Твердоступ Н.И., Хандег}кий B.C. Управление ВАХ лямбда-типа для коррекции характеристик измерительных автогенераторных преобразователей//Метрология, 1983. № 10. С.43-48.

50. Баскаков E.H., Степанова H.H. Регулирование параметров вольт-амперной характеристики S-типа в транзисторном эквиваленте /»-«-/»-«-структуры // Радиотехника, 1974. № 7. С. 101-103.

51. Каштанкин И.А., Гурин Н.Т. Фоточувствительный кремниевый биполярный N-прибор с управляемой вольт-амперной характеристикой // Письма в ЖТФ, 2005. том 31. вып. 13. С.46-49.

52. Степанова H.H., Баскаков E.H. Температурная стабилизация параметров ВАХ S-типа в транзисторном эквиваленте /»-«-/»-«-структуры // Радиотехника, 1976. №9. С.77-82.

53. Степанова JI.H. Компенсация активными элементами температурного дрейфа параметров ВАХ S-типа в эквивалентах /»-«-/»-«-структуры // Радиотехника, 1979. № 12. С.65-76.

54. Баскаков E.H., Степанова JI.H. Устройство с управляемой вольт-амперной характеристикой S-типа // Радиотехника, 1977. т. 32. № 7. С.85-90.

55. Арефьев A.A., Степанова JI.H. Усилитель на эквиваленте р-п-р-п-структуры с управляемой вольт-амперной характеристикой S-типа // Измерительная техника, 1977. №6. С.64-66.

56. Некрасов M.M., Апостолов А.И. Статические многоустойчивые элементы на р-п-р-п-структурах. Киев: Наукова думка, 1970. 198 с.

57. Сверхбыстродействующие диоды металл-окисел-металл на контактах W-Ni, Pt-Ti, Pt-W / B.C. Денисов, В.Ф. Захаръяш, В.M. Клеменьтъев, C.B. Чепуров II ПТЭ, 2007. №4. С.96-102.

58. Вольтамперная характеристика точечных систем металл-окисел-металл / Л.Б. Ватова, В.В. Кобзев, A.A. Ривлин, B.C. Соловьёв II Радиотехника и электроника, 1975. T. XX. № 10. С.2204-2208.

59. Отрицательное сопротивление в переходах металл-барьер-металл-барьер-металл / А.Г. Алексанян, Э.М. Беленое, И.Н. Компанец и др. II Письма в ЖТФ, 1980. Т. 6. Вып. 18. С.1096-1098.

60. Управление видом вольтамперной характеристики последовательно соединенных туннельных диодов греющим СВЧ-полем / Д.А. Усанов, A.B. Скрипалъ, В.Е. Орлов, Б.Н. Коротин II Изв. ВУЗов. Электроника, 1996. № 1-2. С.129-133.

61. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Управляемый магнитным полем СВЧ выключатель на р-/-я-диодах // ПТЭ, 2003. № 1. С.'72-73.

62. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Электрически управляемый СВЧ-резонатор // ПТЭ, 2006. № 3. С.100-102.

63. Усанов Д.А., Скрипалъ А.В. Эффект невзаимности в диоде Ганна в скрещенных стационарных электрическом и магнитном полях // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 1987. Т. 30. № 5. С.53-55.

64. Усанов ДА., Горбатов С.С. Управляемые магнитным полем резонансы в СВЧ системах с полупроводниковыми диодами // Моделирование в прикладной электродинамике и электронике. Сбор. науч. тр. Вып.6. Изд. Сарат. Университета. 2005. С.50-54.

65. Levinstein М.Е., Nasledov D.N., Shur M.S. Magnetic field influence of the Gunn effect//Phys. Stat. Sol. 1969. V.33. № 2. P.897-903.

66. M.Boardman A.D., Fawcett W., Ruch J.G. Monte-Carlo determination of hot electron galvanomagnetic effects in gallium arsenide // Phys. Stat. Sol.(a). 1971. V.4. № 1. P.133-141.

67. Андронов А.А., Валов В.А., Козлов В.А., Мазов Л.С. Значительное уменьшение порогового поля эффекта Ганна в сильном магнитном поле // Письма в ЖЭТФ, 1980. Т. 372. Вып. 11. С.628-632.

68. Ishii Т., Koryn P. Theoretical model of magnetic effect on the Gunn diode // Proc. IEEE. 1983. V.71. № 1. P.180-181.

69. Жаворонков В.И., Эткин B.C. Исследование влияния магнитного поля на генерацию СВЧ колебаний при эффекте Ганна // Радиотехника и электроника, 1975. Т. 20. №11. С.2416-2417.

70. Магнитная перестройка частоты СВЧ генератора па диоде Ганна / С. С. Горбатов, A.A. Семёнов, Д. А. У санов и dp. II Известия ВУЗов. Радиоэлектроника, 2009. № 3. С.77-80.

71. Баранов Л.И. К вопросу об индуктивном характере сопротивления диодов с /»-«-переходом в пропускном направлении при больших плотностях тока // Радиотехника и электроника, 1960. Т. 5. № 6. С. 1002-1005.

72. Баранов Л.И. К вопросу об инерционности диодов с р-л-переходом в пропускном направлении при больших плотностях тока // Радиотехника и электроника, 1962. Т. 7. № 4. С. 693-701.

73. Баранов Л.И., Селищев Г.В. О характере инерционности диодов с р-п-переходом при малых скоростях утечки неосновных носителей тока через не-выпрямляющий контакт // Радиотехника и электроника, 1964. Т. 9. № 6. С. 1092-1096.

74. Семёнов A.A., Усанов Д.А. Индуктивность, перестраиваемая электрическим полем // Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. № 4(78). С.34-40.

75. Семёнов A.A., Усанов Д.А. Индуктивность, перестраиваемая электрическим полем // Технология и конструирование в электронной аппаратуре (ТКЭА), 2009. № 5. С.3-10.

76. Скворцов С.И. Нелинейные динамические режимы работы генераторов на магнитодиодах и магнитотранзисторах. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Саратовский государственный университет. Саратов 2002. С.63-71.

77. Измеритель индукции магнитного поля на основе магниточувствительных интегральных схем / С.Б. Вениг, A.A. Семёнов, А.И. Галушков и др. II Приборы и системы управления, 1998. № 5. С.34-35.

78. Св-во на полезную модель РФ № 9536, МКИ G 06 F 12/14. Микроэлектронное устройство / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов №981 1 1453/20, Заявлено 15.06.98, Опубл. 16.03.99. Бюл. № 3.

79. Св-во на полезную модель РФ № 11908, МКИ G 06 F 12/14. Схема защиты устройства микроэлектронного / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов №99117397/20. Заявл. 12.08.99., Опубл. 16.11.99. Бюл. № 11.

80. Патент РФ №2151422. МКИ G06F12/16, 12/14, 12/00, H01L27/22, 27/00. Микроэлектронное устройство / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов № 98111305/09. Заявл. 15.06.98. Опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17.

81. Патент РФ №2156999. МКИ G06F12/16, 12/14. Схема защиты устройства микроэлектронного / A.A. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов № 99117561/09. Заявл. 12.08.99. Опубл. 27.09.2000. Бюл. № 27.

82. Семёнов A.A., Вениг С.Б., Усанов Д.А. "Щит" для микроэлектронных устройств // Безопасность информационных технологий. 2002. № 2. С.88-96.

83. Использование магниточувствительных элементов для защиты микроэлектронных устройств от несанкционированного досгупа / А.А. Семёнов, С.Б. Веннг, Д. А. У санов и др. И Изв. ВУЗов. Электроника, 2001. № 2. С.47-51.

84. Св-во на полезную модель РФ № 65927. Система ограничения доступа / А.А.Семёнов, Д.А. Усанов №2007117811, МКИ Е05В47/04, Заявлено: 15.05.07, Опубл. 27.08.2007, Бюл. № 24.

85. Схема управления сверхвысокочастотными устройствами на /?-/-я-диодах / С.Б. Вениг, Б.Н. Коротин, А.А. Семёнов, Д.А. Усанов // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С.134-135.

86. А.с. 1479976 СССР, МКИ Н01Р1/15. Устройство управления /?-/-л-диодом / Д.А. Усанов, С.Б. Вениг, А.А. Семёнов (СССР). № 4181902/24-09. Заявлено 14.01.87. Опубл. 15.05.89. Бюл. № 18. 2 с.

87. Усанов Д.А., Семёнов А.А. Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников. Учебное пособие. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2006. 25 с.

88. Семёнов А.А. Изучение БИС параллельного периферийного адаптера. Учебное пособие. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2006. 43 с.

89. Семёнов А.А. Изучение БИС программируемого интервального таймера. Учебное пособие. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2006. 35 с.

90. Семёнов А.А., Вениг С.Б. Устройство сопряжения лабораторного иономера И-130М с персональным компьютером // Приборы и техника эксперимента, 2007. № 1. С.154-156.

91. Магнитотиристор с регулируемыми характеристиками в низкоомном состоянии / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, А.А. Семёнов u dp. II Изв. ВУЗов. Электроника, 2004. № 3. С.42-45.

92. Магнитоуправляемый динистор / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, A.A. Семёнов, ДА. Усанов II Изв. ВУЗов. Электроника, 2005. № 6. С.56-60.

93. Температурная зависимость параметров датчиков магнитного поля на основе магниточувствительных ИС / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, A.A. Семёнов и др. // Изв. ВУЗов. Электроника, 1996. № 1-2. С. 114-116.

94. Термостабильные датчики магнитного поля на основе магниточувствительных ИС / С.Б. Вениг, А.И. Галушков, A.A. Семёнов и др. И Тез. Докл. Всероссийской науч.-техн. конф. "Электроника и информатика-95". Зеленоград 15-17ноября. М.:МГИЭТ ТУ. 1995. С.24.

95. Режимы работы генератора релаксационных колебаний на магнитодиоде / A.A. Семёнов, С.И. Скворцов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов II Изв. ВУЗов. Электроника, 2002. № 3. С.57-60.

96. Семёнов A.A., Усанов Д.А. Активный двухполюсник с S- и N-образной вольт-амперной характеристикой // Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. №3(76). С. 17-21.

97. Радиоволновые и оптические измерения толщины и электропроводности металлических пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках / Ю.А. Чаплыгин, Д.А. Усанов, A.A. Семёнов и др. II Изв. ВУЗов. Электроника, 2005. № 1. С.68-77.

98. Эффект синхронизации мод в СВЧ генераторе на диоде Ганна, работающем в многочастотном режиме / С.Б. Вениг, Д.А. У санов, A.A. Семёнов, Т. Г. Захарова II Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2000. Т. 8, № 2. С.10-15.

99. Модуляция выходного сигнала генератора па диоде Ганна воздействием на него внешнего СВЧ сигнала I Д.А. У санов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, A.A. Семёнов //Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1995. Т. 38. № 9. С.982-988.

100. Влияние нелинейного характера импеданса диодов Ганна на работу СВЧ генераторов на их основе I Д.А. У санов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, A.A. Семёнов II Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 1994. Т. 2. №5. С.35-45.

101. Синхронизованный на субгармонике сверхвысокочастотный генератор на диоде Ганна / С.С. Горбатов, Д.А. Усанов, A.A. Семёнов и dp. II Приборы и техника эксперимента, 1993. № 3. С.136-137.

102. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов A.A. Особенности многочастотной генерации СВЧ в генераторах на диодах Ганна // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1993. Т. 36. №3. С. 64.

103. Синхронизация мод в СВЧ генераторах на диодах Ганна / Д.А Усанов, С.С.Горбатов, С.Б. Вениг, А.А.Семёнов // Письма в ЖТФ, 1992. Т. 18, вып. 12. С.26-27.

104. Усанов Д.А., Горбатов С. С., Семёнов A.A. Влияние напряжения смещения на стохастизацию колебаний в диодах Ганна в многоконтурной колебательной системе //Радиотехника и электроника, 1991. Т. 36. № 12. С.2406-2409.

105. Активные СВЧ-фильтры на полупроводниковых СВЧ-генераторах, работающих в режиме синхронизации I Д.А Усанов, С.С. Горбатов, A.A. Семёнов и др. //Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С. 121-122.

106. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов A.A. Изменение вида вольт-амперной характеристики диода Ганна в зависимости от режима его работы // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1991. Т. 34. № 5. С.107-108.

107. У санов Д. А., Горбатов С.С., Семёнов A.A. Двухчастотный режим работы СВЧ усилителя на диоде Ганна // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1990. Том 33. № 12. С. 1429-1430. •

108. У санов Д. А., Вениг С.Б., Семёнов A.A. Особенности управления СВЧ мощностью р-г-га-диодными устройствами // Радиотехника и электроника, 1998. Т. 43. № 11. С.1401-1403.

109. Семёнов A.A. Исследование нелинейных режимов работы полупроводниковых приборов СВЧ // Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Саратовский государственный университет, г. Саратов, 1994. 126 с.

110. Семёнов A.A. Как "озвучить" численный эксперимент // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 2007. т. 15. № 1. С.87-93.

111. Патент РФ №2384910. МПК H01F 21/08, H01L 29/06. Катушка индуктивности, перестраиваемая электрическим полем / A.A. Семёнов, Д.А.Усанов. №2009111240. Заявлено: 30.03.2009. Опубл. 20.03.2010. Бюл. № 8.

112. A.c. 1807552 СССР, МКИ H01F 3/55. Сверхвысокочастотный усилитель / ДА Усанов, С.Б. Вениг, A.A. Семёнов, № 4838780/09; Заявлено 12.06.90. Опубл. 07.04.93. Бюл. № 13.

113. Патент РФ №2060577. Генератор СВЧ / ДА Усанов, С.С.Горбатов, С.Б. Вениг, A.A. Семёнов, № 93028523/09. Опуб. 20.05.96. Бюл. № 14.

114. Режимы работы генератора релаксационных колебаний на магнитодиоде / A.A. Семёнов, С.И. Скворцов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов II В кн. "Электроника". Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов. М.: МИЭТ, 2001. С. 148-149.

115. Информационно-измерительный комплекс для контроля параметров покрытий / Д.А. Усанов, A.B. Скрипалъ, A.A. Семёнов и dp. II Аннотация экспонатов "Ученые Поволжья народному хозяйству", 1989. - Саратов, Изд-во СГУ. С.80.

116. Информационно-измерительный комплекс для контроля параметров покрытий I Д.А. Усанов, A.B. Скрипалъ, A.A. Семёнов и др. II Информ. листок о научно-техническом достижении. Изд-во Сарат. ЦНТИ, 1988. 25.10.88. 1 с.

117. Бараночников M.J1. Микромагнитоэлектроника. Т. 1. М.: ДМК Пресс, 2001. 544 с.

118. Егизарян Г.А., Стафеев В.И. Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение. -М.: Радио и связь, 1987. 88 с.

119. ЛенцДж.Э. Обзор магнитных датчиков // ТИИЭР, 1990. Т. 18. № 6. С.87-102.

120. Стафеев В.И., Каракушан Э.И. Магнитодиоды. Новые полупроводниковые приборы с высокой чувствительностью к магнитному полю. М.: Наука, 1975.216 с.

121. Абрамов A.A. Влияние магнитного поля на отрицательное сопротивление S-типа при двойной инжекции носителей заряда в плоской /»-/-^-структуре // Изв. ВУЗов. Электроника, 1997. № 3-4. С.53-60.

122. Калинин В.И., Герштейн Г.М. Введение в радиофизику. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957. С.328-334.

123. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. М.: Высш. шк., 1987.479 с.

124. Св-во на полезную модель РФ № 10021, МКИ НОЗВ 15/00. Генератор периодических колебаний / ДА. Усанов, С.Б. Вениг, С.И. Скворцов, № 98111947/20, Заявлено 24.06.98, Опубл. 16.05.99. Бюл. № 5.

125. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Скворцов С.И. Генератор автоколебаний на магни-тодиоде // Изв. ВУЗов. Электроника, 1998. № 4. С.106-107.

126. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1989. С.211.

127. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -Ленинград.: Энергоатомиздат, 1988. С. 157.

128. Мацумото Т. Хаос в электронных схемах // ТИИЭР, 1987. Т. 75, № 8. С.66-87.

129. Nielsen N.O., A.N. Willson Jr. A Fundamental Result Concerning the Topology of Transistor Circuits with Multiple Equilibria // IEEE Proc. 68. 1980. P. 196-208.

130. Магнитодиоды и магнитотранзисторы из высокоомного кремния / Л.С. Гасанов, Ф.Г. Зубенко, В.И. Мурыгин, А.У. Фаттахдинов II Электронная промышленность, 1995. № 4-5. С.102-106.

131. Интегральные датчики магнитного поля / В.В. Амеличев, A.M. Галушков, Ф.Г. Зубенко, Ю.А. Чаплыгин // Электронная промышленность. 1992. № 3. С.58-59.

132. Галушков А.И., Чаплыгин Ю.А. Кремниевые магниточувствительные интегральные схемы // Изв. ВУЗов. Электроника, 1997. № 1-2. С.53-56.

133. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984. 432 с.

134. Данилов Л.В., Матханов П.Н., Филиппов Е.С. Теория нелинейных электрических цепей. JL: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.

135. Кузнецов С.П. Динамический хаос. (Сер. Современная теория колебаний и волн). -М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2001. 295 с.

136. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и её применение. М.: "Солон-Р", 2000. 506 с.

137. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Скворцов С.И. Режим магнитоуправляемой генерации с добавлением периода и хаосом в схеме с магнитотранзистором // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 2000. Т. 8. № 5. С.43-47.

138. Скворцов С.И. Нелинейные динамические режимы работы генераторов на магнитодиодах и магнитотранзисторах. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Саратовский государственный университет, г. Саратов, 2002. С.63-71.

139. Каяцкас A.A. Основы радиоэлектроники. М.: Высш. шк., 1988. С.202.

140. Чуа Л.О. Генезис схемы Чуа // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 1993. Т. 1. № 3-4. С.4-16.

141. Сюсань У. Семейство схемы Чуа // ТИИЭР, 1987. Т. 75. № 8. С.55-65.

142. Давыдова Н.С., Данюшевский Ю.З. Диодные генераторы и усилители СВЧ. -М.: Радио и связь, 1986. 184 с.

143. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Скрипалъ А.В. Особенности низкочастотной генерации СВЧ диодов Ганна // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1981. Т. 24. № 10. С.67-69.

144. Романюк В.А., Шарифов Т.М. Подавление паразитных НЧ колебаний в генераторах Ганна//Радиотехника, 1977. Т. 32. № 12. С.74-78.

145. Бочаров Е.П., Коростелев Г.Н., Хрипунов М.В. К модели стохастической автогенерации в генераторах на диодах Ганна // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1987. Т. 30.№ 1. С.96-103.

146. Кальянов Э.В. Стохастизация низкочастотных колебаний генераторов на МЭП-диоде // Радиотехника и электроника, 1984. Т. 29. № 1. С.83-87.

147. Микроэлектронные устройства СВЧ / Г.И. Веселое, Е.Н. Егоров, Ю.Н. Алехин и др. М.: Высш. шк., 1988. 279 с.

148. Хотунцев Ю.Л., Тамарчак Д.Я. Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых устройствах. М.: Радио и связь, 1982. 240 с.

149. Мун Ф. Хаотические колебания: Вводный курс для научных работников и инженеров: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 312 с.

150. Lorenz E.N. The Local Structure of a Chaotic Attractor in Four Dimensions // Physica 13D, 1984. P. 90-104.

151. Bryant P., Jeffries C. Experimental Study of Driven Nonlinear Oscillator Exhibiting Hopf Bifurcations, Strong Resonances, Homoclintc Bifurcations and Chaotic Behavior // Lawrence Berkeley Laboratory report, LBL-16949, January. 1984.

152. Determining Lyapunov Exponents from a Time Series / A. Wolf, J.B. Swift, H.L. Swinney, J.A. Vastano И Physica D, 1985. Vol. 16, P.285-317.

153. Wolf A. Fortran code calculating the spectrum of Lyapunov exponents for maps and flows when the equations are known / http://www.cooper.edu/~wolf/chaos/ /chaos.htm

154. SprottJ.C. Lyapunov Exponent Spectrum Software / http://sprott.physics.wisc. edu/chaos/lespec.htm

155. Rössler O.E. An Equation for Continuous Chaos // Phys. Lett., 1976. A 57. P. 397-398.

156. Rössler O.E. Chemical Turbulence: Chaos in a Small Reaction-Diffusion System //Naturforsch. 1976. A 31. P. 1168-1172.190 .Lorenz E.N. Deterministic Nonperiodic Flow // J. Atmos. Sei., 1963. V.20. P. 130-141.

157. Matsumoto Т., Chua L.O., Komuro M. The Double Scroll // IEEE Trans. Circuits Syst., 1985. CAS-32(8). P. 798-818.

158. Fredericson P., Kaplan J.L., Yorke E.D., Yorke J.A. The Lyapunov dimension of strange attractors // J. Diff. Eq., 1983, V.49. P. 185-207.

159. Kostelich E.J., Yorke J.A. Lorenz cross section of the chaotic attractor of the double rotor / Physica, 1987, Vol. 24D. P. 263-276.

160. Hudson J.L., Rössler O.E., Killory H.C. Chaos in a Four-Variable Piecewice-Linear System of Differental Equation // IEEE Trans. Circuits Syst., 1988. V.CAS-35. № 7. P.902-908.

161. Аншценко B.C. Сложные колебания в простых системах. М.: Наука, 1990. 311 с.

162. Resonant tunneling through quantum wells at frequencies up to 2.5 THz / T.C. Sollner, W.D. Goodhiie, P.E. Tannenwald, et al. II Appl. Phys. Lett., 1983. Vol. 43. №6. P.588-590.

163. Quantum well oscillators / T.C. Sollner, P.E. Tannenwald, D.D. Peck, W.D. Goodhue // Appl. Phys. Lett., 1984. Vol. 45(12). P. 1393.

164. Resonance tunneling in GaAs/AlAs heterostructures gron by metalloorganic chemical vapor deposition / A.R. Bonnefoi, R.T. Collins, T.C. McGill, et al. I I Appl. Phys. Lett. 1985. Vol. 46. № 3. P.285-287.

165. Resonant tunneling oscillations in GaAs AlxGa.xAs heterostructure at room temperature / T.J. Shewtihuk, P.C. Chapin, P.D. Coleman, et al. II Appl. Phys. Lett. 1985. Vol. 46. № 5. P.508-510.

166. Денисов B.C., Захаръяш В.Ф., Клеменътъев В.М., Чепуров C.B. Сверхбыстродействующие диоды металл-окисел-металл на контактах W-Ni, Pt-Ti, Pt-W // ПТЭ, 2007. № 4. C.96-102.

167. Вольтамперная характеристика точечных систем металл-окисел-металл / Л.Б. Ватова, В В. Кобзев, A.A. Ривлин, B.C. Соловьёв II Радиотехника и электроника, 1975. T. XX. № 10. С.2204-2208.

168. Штейншлейгер В.Б. Нелинейное рассеяние радиоволн металлическими объектами//УФН, 1984. Т. 142. Вып. 1. С. 131-145.

169. Отрицательное сопротивление в переходах металл-барьер-металл-барьер-металл / А.Г. Алексанян, Э.М. Беленое, И.Н. Компанец и др. // Письма в ЖТФ, 1980. Т. 6. Вып. 18. С.1096-1098.

170. Электронные приборы СВЧ / В.М. Березин, C.B. Буряк, Э.М. Гутцайт, В.П. Марин М.: Высш. шк., 1985. 296 с.

171. Царапкин Д.П. Генераторы СВЧ на диодах Ганна. М.: Радио и связь, 1981. 112 с.

172. Скворцова Н.Е. Генераторы миллиметрового диапазона на эффекте Ганна // Радиотехника и электроника, 1984. Т. 29. № 5. С.817-829.

173. Состояние и основные проблемы разработки генераторов миллиметрового диапазона на диодах Ганна / H.A. Васильев, B.C. Лу каш, В.В.Муравьев, В.И. Шатонин II Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1985. Т. 28. № 10. С.42-50.

174. Тараненко A.C., Коцержинский Б.А., Мачусский Е.А. Твердотельные генераторы СВЧ колебаний миллиметрового диапазона радиоволн // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1978. Т. 21. № 10. С.4-23.

175. Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна / Под. ред. С.М. Рывкина. М.: Сов. радио, 1975. 288 с.

176. Perlman B.S., Upadhyayula C.L., Siekanowicz WW Microwave properties and applications of negative conductance transferred electron devices // Proc. IEEE, 1971. V. 59. P.1229-1237.

177. Sterzer F. Transferred electron (Gunn) amplifiers and oscillators microwave applications//Proc. IEEE, 1971. V.59. №8. P.l 155-1163.

178. Тагер A.C., Канцеров М.Ю. Зависимость амплитудных характеристик регенеративного СВЧ-усилителя от нелинейных свойств активного элемента // Радиотехника и электроника, 1976. Т. 21. № 2. С.350-356.

179. Канцеров М.Ю., Тагер A.C. Влияние нелинейных свойств активного элемента на амплитудно-частотные характеристики регенеративного усилителя // Радиотехника и электроника, 1977. Т. 22. № 5. С.988-994.

180. Резонансы в полубесконечном волноводе с диафрагмой, связанные с возбуждением волн высших типов / Д.А. Усанов, С.С. Горбатов, С.Б. Вениг, В.Е. Орлов // Письма в ЖТФ, 2000. Т. 26. Вып. 18. С.47-49.

181. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Управляемое магнитным полем пропускание света системой из металлических диафрагм с отверстиями, разделенного тонким слоем диэлектрика // Письма в ЖТФ, 2004. Т. 30. № 14. С.25-28.

182. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Управляемые магнитным полем резонансы в системе «штырь с зазором близко расположенный поршень» // Радиотехника и электроника, 2008. Т. 53. № 3. С.311-315.

183. Арман М. О выходном спектре несинхронно возбуждаемых генераторов // ТИИЭР, 1969. Т. 57. № 5. С.56.

184. Линдсей В. Системы синхронизации в связи и управлении. М.: Сов. радио, 1978. 606 с.

185. Усанов Д.А., Писарев В.В. Особенности работы генератора на МЭП диоде в автодинном режиме при близких частотах генерации и сигнала // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1981. Т. 24. № 10. С.81-82.

186. Мигауата К., Ohmi Т. Static negative resistance in highly doped Gunn diodes and application to switching and amplification // Japan J. Appl. Phys., 1973. V. 12. № 12. P.1931-1940.

187. Исследование переходных процессов в цепи питания генератора на диоде Ганна / А.П. Яковлев, А.И. Абраменков, В.В. Игнатьев, A.M. Старинская // Электронная техника, Сер.1., Электроника СВЧ. 1987. Вып. 1. С.24-27.

188. Judd A., Hewitt R. Locking behavior of a microwave oscillator // Electron. Lett., 1967. Vol. 3. № 3. P.108-109.

189. A.c. 1521218 СССР МКИ H03F 3/55. Полупроводниковый генератор / ДА. Усанов, С.С. Горбатов (СССР). Заявлено 08.04.87. 4.с.: Ил.

190. Зубович Н.А. Синхронизация генератора Ганна на субгармонике частоты генерации // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1977. № 1. С.100-104.

191. Copeland J.A. LSA oscillator diode theory // J. Appl. Phyz., 1967. V. 38. P.3036-3101.

192. Радиотехнические устройства СВЧ на синхронизированных генераторах / Н.Н. Фомин, B.C. Андреев, Э.С. Воробейников и др. М.: Радио и связь, 1991. 192 с.

193. Андреев B.C. К теории синхронизации автогенераторов на приборах с отрицательным сопротивлением //Радиотехника, 1975. Т. 30. № 2. С.43-53.

194. Малышев В.А., Роздобудько В.В., Головкин А.С. Использование синхронизации автогенератора СВЧ внешним сигналом для измерения параметров нелинейности его электронной проводимости // Радиотехника и электроника, 1979. Т. 24. №6. С.1110-1117.

195. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1983. Т. 1, С.252-253.

196. Bogert В.Р. Some Gyrator and Impedance Inverter Circuits // Proceedings of the IRE, Jul 1955. P.793-796.

197. Brennan R.L., Viswanathan T.R., Hanson J. V. The CMOS Negative Impedance Converter // IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 23, № 5, Oct 1988, P.1272-1275.

198. Brodie J.H., Crocker R.S. The Active Transformer // Proceedings of the IEEE, Aug 1966, P.l 125-1127.

199. Brunetti C., Greenough L. Some Characteristics of a Stable Negative Resistance // Proceedings of the IRE, Dec 1942, P.542-546.

200. Butler F. Active Impedance Converters // Wireless World, Dec 1965, P.600-604.

201. Chapovskiy M.Z. Functionally Complete Set of Canonical Realizations of Negative Immitance Converters // Radio Engineering and Electronics, Vol. 17, № 10, Oct 1972, P.1764-1769.

202. Colebrook F.M. Voltage Amplification with High Selectivity by Means of the Dynatron Circuit // Wireless Engineer & Experimental Wireless, Feb 1933, P.69-73.

203. Drew A.J., Gorski-Popiel J. Directly Coupled Negative-Impedance Convertor // Proceedings of the IEE, Vol. 111. № 7. M 1964, P.1282-1283.

204. Ginzton E.L. Stabilized Negative Impedances // Electronics, Jul, 1945, P.140-150 (pt. 1), Aug 1945, P.138-148 (pi. 2), Sep 1945, P.141-144 (pt. 3).

205. Goldstein Y., Abeles B., Keller K.R. Ultralinear Negative Resistance Using Two Complementary Junction Transistors // Electronics Letters, Vol. 1. № 4. Jun 1965, P.96-97.

206. U.S. Patent 2,823,357 Stabilized Impedance Converter / W. W. Hall, Issued 11 Feb. 1958.

207. Harris HE. Simplified Q Multiplier//Electronics, May 1951, P.130-134.

208. Herold E.W. Negative Resistance and Devices for Obtaining It // Proceedings of the IRE, Vol. 23. № 10. Oct 1935, P.1201-1223.

209. Huang J.S.T., Pandiscio A. A. Reactances Associated with a Class of Negative Resistances // Journal of Electronics and Control, Vol. 12. №4. Apr 1962, P.265-271.

210. Jones C.I., Caywood W.P., Williams E.M Using Negative Reactance for Independent Phase and Attenuation // Electronics, 14 Dec 1964, P.44-49.

211. Larky A.I. Negative-Impedance Converters // IRE TRansactions on Circuit Theory, Sep 1957, P. 124-131.

212. U.S. Patent 2,726,370 Negative Impedance Converters Employing Transistors / J.G. Linvill, Issued 6 Dec 1955.

213. Linvill J.G. Transistor Negative-Impedance Converters // Proceedings of the IRE, Jun 1953, P.725-729.

214. Lundry W.R. Negative Impedance Circuits Some Basic Relations and Limitations // IRE Transactions on Circuit Theory, Sep 1957, P.132-139.

215. Marshak A.H. Direct-Coupled Negative-Impedance Converters // Electronics Letters, Vol. 1. № 5. Jul 1965, P. 142-143.

216. Marshak A.H. A Unique Current-Controlled Negative-Resistance Generator // Electrical Engineering, May 1963, P.348-350.

217. Marshak A.H. Ultralinear Negative Resistance Using Two Complementary Junction Transistors // Electronics Letters, Jun 1965, Vol. 1. № 4. P.96-97.

218. Merrill J.L. A Negative-Impedance Repeater // Electrical Engineering, Jan 1951, P.49-54.

219. Merrill J.L. Theory of the Negative Impedance Converter // Bell System Technical Journal, Jan 1951, P.88-109.

220. Myers B.R. Some Negative Impedance Converters // Proceedings of the IEEE, May 1973, P.669-670.

221. Nagata M., Linvill J.G. An Integrated Negative Impedance Converter // NEREM Record 1965, P.88-89.

222. Nalbandyan V.M. Synthesis of Negative Impedances Based on Active RC Networks with Unistors and Gyristors // Telecommunications and Radio Engineering, Vol. 36. № 8. Aug 1981, P.108-109.

223. Reich H.J. Circuits for Producing High Negative Conductance // Proceedings of the IRE, Feb 1955, P.228.

224. Su K.L. Realization of the Ideal Transformer with Active Elements // Proceedings of the IEEE, Aug 1966, P.1083-1084.

225. Some Applications of Negative Feedback with Particular Reference to Laboratory Equipment / F.E. Terman, R.R. Buss, W.R. Hewlett, F.C. Cahill II Proceedings of the IRE, Oct 1939, P.649-655.

226. Tillman J.R. A Negative Impedance Conterter for Use as a Two-Terminal Amplifier// Post Office Electrical Engineers Journal, Vol. 48, Jul 1955, P.97-101.

227. Todd C.D. A Versatile Negative Impedance Converter // Semiconductor Products, May 1963, P.25-33.

228. Turner D., Neill T.B.M. The Principles of Negative-Impedance Converters and the Development of a Negative-Impedance 2-Wire Repeater 11 Post Office Electrical Engineers Journal, Vol. 51, Oct 1958, P.206-211.

229. Weiss C.D. Ideal Transformer Realizations with Negative Resistors // Proceedings of the IEEE, Feb 1966, P.302-303.

230. Yanagisawa T. RC Active Networks Using Current Inversion Type Negative Impedance Converters // IRE Transactions on Circuit Theory,.Sep 1957, P.140-144.

231. Yogo H., Kato K. Circuit Realisation of Negative-Impedance Convertor at VHF // Electronics Letters, Vol. 10. № 9. 2 May 1974. P. 155-156.

232. Hayashi H, Maraguchi M. A novel broad-band MMIC VCO using active inductor I I Journal of Analog Integrated Circuits and Signal Processing, August 1999, Vol.20. P.103-109.

233. Hsieh H., Liao Y, Lu L. A compact quadrature hybrid MMIC using CMOS active inductors // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, June 2007, Vol. 55, No. 6, P.1098-1104.

234. Голубев И. Высококачественные индуктивные элементы компании ТОКО // Компоненты и технологии, 2006. № 1. С.14-16.

235. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная книга. -Л.: Энергоатомиздат, 1986. 306 с.

236. Немцов М.В., Шамаев Ю.М. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М.: Энергоиздат, 1981. 136 с.

237. Шольц Н.Н., Пискарев К.А. Ферриты для радиочастот. М.: Энергия, 1966. С.223.

238. Баранов В.М., Карасевич A.M., Сарычев Г.А. Испытания и контроль качества материалов и конструкций. М.: Высш. шк., 2004. С. 186-189.

239. Баранов В.М., Карасевич A.M., Сарычев Г.А. Диагностика материалов и конструкций. -М.: Высш. шк., 2007. С.293-294.

240. СВЧ полупроводниковые приборы и их применение / Под ред. Г. Уотсона. Пер. с англ. под ред. B.C. Эткина. - М.: Мир, 1972. 662 с.

241. Дзехцер Г.Б., Орлов О.С. P-i-n-диоды в широкополосных устройствах СВЧ. -М.: Сов. радио, 1970. 200 с.

242. Вайсблат A.B. Коммутационные устройства на полупроводниковых диодах. -М.: Радио и связь. 1987. 120 с.

243. Янчук Е.В. Туннельные диоды в приемно-усилительных устройствах. М.: Энергия, 1967. 56 с.

244. Морозов В. Некоторые схемы на туннельных диодах // Радио, 1965. № 4. С. 37-39.

245. Южаков В.В. Перспективы применения СВЧ полевых транзисторов в фазированных антенных решетках // Зарубежная радиоэлектроника, 1984. № 2. С.45-62.

246. Карпов В.Н., Малышев В.А., Перевощиков И.В. Широкополосные устройства СВЧ на элементах с сосредоточенными параметрами. М.: Радио и связь, 1984. 290 с.

247. Naster R.J. MMIC Technology for Microwave Radar and Communication Systems // Microwave J. 1963. Vol. 26. № 2. P. 109-113.

248. Полупроводниковые диоды для управления СВЧ мощностью / Л.С. Либер-ман, Б.В. Сестрорецкий, В.А. Шпирт, Л.М. Якубенъ // Радиотехника, 1972. Т. 27. № 5. С.10-23.

249. Грибников 3.С., ТхорикЗ.С. Переходные процессы накопления и рассасывания неравновесных носителей в полупроводниковых диодах. 4.II // УФЖ, 1964. Т. 9. №8. С.851-861.

250. Грибников 3.С., ТхорикЗ.С. Переходные процессы накопления и рассасывания неравновесных носителей в полупроводниковых диодах. Ч.Ш // УФЖ, 1964. Т. 9. № 9. С.943-946.

251. Бенда X., Шпенке Е. Процессы обратного восстановления в мощных кремниевых вентилях//ТИИЭР, 1967. Т. 55. № 8. С.98-122.

252. Носов Ю.Р. Физические основы работы диода в импульсном режиме. М.: Наука, 1968. 496 с.

253. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Т. I. М.: Мир, 1984. 456 с.

254. Устройство управления высокоскоростного СВЧ модулятора на /»-/-«-диоде / В.Д. Лифиренко, И.А. Лукин, Ю.В. Марков и др. П Техника средств связи, Сер. Техника проводной связи, 1981. вып. 1. С.53-59.

255. Georgopoulus C.J. PIN-driver design saves time // Microwaves J., 1972. № 8. P.50-55.

256. White J.F. Semiconductor Control. Artech, 1976. 318 c.

257. Лебедев И.В., Шнитников A.C. Полупроводниковые диоды в СВЧ управляющих устройствах (обзор) //Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника, 1987. Т. 30. № 10. С.5-12.

258. A.c. 1191996 СССР, МКИ HOI Р1/15. Способ управления p-i-n-диодным прибором и устройство для его осуществления / Д.А. Усанов, С.Б. Вениг, Б.Н. Коротин, № 3589982/24-09; Заявлено 16.05.83; Опубл. 15.11.85; Бюл. № 42.

259. Стафеев В.И., Тухаринов A.A. P-i-n-диоды для высокоскоростной модуляции мощности СВЧ-сигналов. Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. Вып. 10(809). М.: ЦНИИ Электроника, 1981. 68 с.

260. Шпирт В.А. Свойства /?-я-переходов при действии синусоидального напряжения произвольной амплитуды (малый уровень инжекции) // Радиотехника и электроника, 1966. Т. 11. № 12. С.2209-2216.

261. Ших К. Биполярный преобразователь напряжения в ток // Электроника, 1979. № 10. С.66-67.

262. Тесламетр 14 МИ-10-005. Паспорт ХШМЗ.432.028 ПС. Заводской № ОП-66. Саратов: НПП "МАГИ", 1992. 30 с.

263. Трэвис Б. Интегральные датчики Холла // Инженерная микроэлектроника, 1998. № 1. С.39-44.

264. Груздев С. Электронные ключи // Компьютерра, 1996. № 23 (150). С.34-37.

265. Мелкаас Ю. Почему закрылась группа UCLabs // Хакер, 1999. № 4. С.50-51.

266. DS1990R Serial Number ¡Button / Complete Data Sheet: Dallas Semiconductor. // http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS1990R.pdf

267. Ключ цифровой контактный DC-2000 (Touch Memory Cyfral) // http://www.cyfral 1 .ru/pasport/dc2000.htm

268. Долин С. Ключ от всех дверей // Хакер, 2006. № 9. С.20-22.

269. Семёнов A.A. Дурим домофон. Как обмануть домофон компании Cyfral // Хакер, 2007. № 8. С.26-29.

270. У санов Д. А., Коротин Б.Н. Устройство для измерения толщины металлических пленок, нанесенных на диэлектрическую основу // Приборы и техника эксперимента, 1985. № 1. С.254.

271. У санов Д. А., Безменов A.A., Коротин Б.Н. Устройство для измерения толщины диэлектрических пленок, напыляемых на металл // Приборы и техника эксперимента, 1986. № 4. С.227-228.

272. A.c. 1264109 СССР, МКИ G01R 27/26. Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов / Д.А. Усанов, A.B. Скрипаль, Б.Н. Коротин и др. (СССР) № 3904336/24-09; Заявл. 03.06.85; Опубл. 15.10.86; Бюл. №38. 2 с.

273. Патент РФ №2094811, МКИ G01R27/26. Устройство на диоде Ганна для измерения параметров диэлектрических материалов / Д.А Vсанов, A.B. Скрипеть, Б.Н. Коротин, A.A. Авдеев №95115788/09. Заявл. 07.09.95; Опубл. 27.10.97; Бюл. № 230. 4 с.

274. Патент РФ № 2096791, МКИ G01R27/26. Устройство для измерения параметров диэлектрических материалов / ДА Усанов, A.B. Скрипаль, Б.Н. Коротин, A.A. Авдеев № 95115711/09. Заявл. 07.09.95; Опубл. 20.11.97; Бюл. № 32. 4 с.

275. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC: Пер.с англ. / Под ред. У. Томпкинса и Дж. Уэбстера. М.: Мир, 1992. 592 с.