- Включение магниточувствительных элементов в качестве активных компонентов, а также в цепи смещения и обратных связей двухполюсников на транзисторах, механизм возникновения ОДС в которых обусловлен дей- ствием указанных обратных связей, позволяет создавать приборы с магни- тоуправляемыми характеристиками S- и N-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 напря- женность воздействующего магнитного или электрического полей.
- Моделирование разработанных магнитоуправляемых двухполюсни- ков системами алгебраических и нелинейных дифференциальных уравне- ний для мгновенных значений напряжений и токов, составленных методом переменных состояния, и решение систем численным методом Гира шесто- го порядка позволяет получить теоретическое описание характеристик и режимов работы разработанных приборов, хорошо совпадающее с анало- гичными экспериментальными данными. Численное интегрирование мето- дом Рунге-Кутты-Мерсона четвертого порядка системы нелинейных диф- ференциальных уравнений, составленной на основе уравнений Кирхгофа для мгновенных значений токов в узлах и напряжений в контурах эквива- лентной схемы генератора на магнитоуправляемом аналоге динистора, с использованием аппроксимации высокоомной ветви прибора линейной за- висимостью, а участка отрицательного дифференциального сопротивления ВАХ динистора - степенным полиномом пятого порядка, позволяет опи- сать экспериментально наблюдаемую зависимость периода колебаний ге- нератора от величины напряженности управляющего магнитного поля.
- Автогенератор с магнитоуправляемым двухполюсником, обладаю- щим ВАХ N-типа, способен работать в режиме хаотических колебаний при выборе рабочей точки в припороговой области вольт-амперной характери- стики. Переход к хаотическим колебаниям в нем происходит через после- довательность бифуркаций удвоения периода. Изменение положения рабо- чей точки на ВАХ, связанное с разогревом и охлаждением магнитоуправ- ляемого активного элемента, может приводить к смене режима колебаний, из всего многообразия возможных режимов при неизменной величине на- пряжения питания и напряженности магнитного поля.
- Используя перекрестные обратные связи в устройстве из двух комплементарных транзисторов и двух транзисторов с одинаковым ти- пом проводимости, работающих попарно в линейном (активном) режи- ме, можно реализовать ВАХ, обладающую участками ОДС одновремен- но S- и N-типов, наблюдающимися при различных значениях прило- женного напряжения.
- . Два и более участков ОДС N-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.
- Приложение напряжения к n-i-p-i-n-структуре, выполняющей функцию перестраиваемого компонента индуктивного элемента, позво- ляет электрически управлять величиной индуктивности такой системы, обладающей приемлемой для практических целей добротностью. Резуль- таты расчета зависимости индуктивности и добротности системы от ве- личины приложенного напряжения с использованием предложенной мо- дели, включающей комплексное сопротивление управляемой n-i-p-i-n- диодной структуры, позволяют получить хорошее согласование с экспе- риментом. При переключении p-i-n-диодных устройств времена нараста- ния 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.
- Показана возможность существенного расширения диапазона пере- стройки частоты и изменения выходной мощности СВЧ-генераторов на диодах Ганна под воздействием управляющего магнитного поля по сравне- нию с известными устройствами. На защиту выносится также группа новых типов устройств на полу- проводниковых приборах, разработанных и созданных на основе выявлен- ных физических закономерностей, защищенных патентами и авторскими свидетельствами. 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 акту- альных проблем твердотельной электроники и радиофизики, заключаю- щейся 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 про- блемы по созданию класса полупроводниковых приборов с управляемыми магнитным и электрическим полями характеристиками, обладающими участками отрицательного дифференциального сопротивления, обуслов- ленного механизмами обратных связей; установлению особенностей нели- нейных явлений в электродинамических системах, содержащих такие по- лупроводниковые приборы, обусловленных сложными режимами работы, нелинейными свойствами самих приборов и изменением их характеристик под влиянием внешних воздействий.
2. Магнитотиристор с регулируемыми характеристиками в низкоомном состоянии / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, А.А. Семёнов и др. // Изв. ВУЗов. Электроника, 2004. № 3. С.42-45.
3. Магнитоуправляемый динистор / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, А.А. Семёнов, Д.А. Усанов // Изв. ВУЗов. Электроника, 2005. № 6, С.56-60.
4. Магнитоуправляемый двухполюсник с отрицательным дифференци- альным сопротивлением и ВАХ N–типа / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галуш- ков, А.А. Семёнов, Д.А. Усанов // Изв. ВУЗов. Электроника, 2007. № 3. С.23-29. Magnetosensible device with negative differential resistance and N–type voltampere characteristic / Yu.A. Chaplygin, A.I. Galushkov, A.A. Semenov, D.A. Usanov // Semiconductors, 2008. Vol. 42. № 13. P.1536–1540.
5. Магнитная перестройка частоты СВЧ генератора на диоде Ганна / С.С. Горбатов, А.А. Семёнов, Д.А. Усанов и др. // Известия ВУЗов. Ра- диоэлектроника, 2009. № 3. С.77-80.
6. Семёнов А.А., Усанов Д.А. Индуктивность, перестраиваемая электриче- ским полем // Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. № 4(78), С.34-40. Семёнов А.А., Усанов Д.А. Индуктивность, перестраиваемая электриче- ским полем // Технология и конструирование в электронной аппаратуре ("ТКЭА"), 2009. № 5. С.3-10.
7. Семёнов А.А., Усанов Д.А. Активный двухполюсник с S- и N-образной вольт-амперной характеристикой // Изв. ВУЗов. Электроника, 2009. № 3(76). С.17-21.
8. Температурная зависимость параметров датчиков магнитного поля на основе магниточувствительных ИС / Ю.А. Чаплыгин, А.И. Галушков, А.А. Семёнов и др. // Изв. ВУЗов. Электроника, 1996. № 1-2. С.114-116.
9. Использование магниточувствительных элементов для защиты микро- электронных устройств от несанкционированного доступа / А.А. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов и др. // Изв. ВУЗов. Электроника, 2001. № 2. С.47-51.
10.Измеритель индукции магнитного поля на основе магниточувствитель- ных интегральных схем / С.Б. Вениг, А.А. Семёнов, А.И. Галушков и др. // Приборы и системы управления, 1998. № 5. С.34-35.
11.Семёнов А.А., Усанов Д.А. 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., Usanov D.A. Current-Voltage Characteristics of Metal-Oxide- Oxide-Metal Structures with Several Regions of Negative Differential Resistance // Technical Physics Letters, 2008. Vol. 34. № 9. P.774-775.
12.Эффект синхронизации мод в СВЧ генераторе на диоде Ганна, рабо- тающем в многочастотном режиме / С.Б. Вениг, Д.А. Усанов, А.А. Семё- нов, 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 него внешнего СВЧ сигнала / Д.А. Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, А.А. 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 / Д.А Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, А.А. Семёнов // Письма в ЖТФ, 1994. Т. 20. вып. 21. С.21-23.
15.Влияние нелинейного характера импеданса диодов Ганна на работу СВЧ генераторов на их основе / Д.А. Усанов, С.Б. Вениг, С.С. Горбатов, А.А. Семёнов // Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика, 1994. Т. 2. № 5. С.35-45.
16.Синхронизованный на субгармонике сверхвысокочастотный генератор на диоде Ганна / С.С. Горбатов, Д.А. Усанов, А.А. Семёнов и др. // При- боры и техника эксперимента, 1993. № 3. С.136-137.
17.Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов А.А. Особенности многочастотной генерации СВЧ в генераторах на диодах Ганна // Изв. ВУЗов. Радио- электроника, 1993. Т. 36. № 3. С. 64.
18.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.
19. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов А.А. Влияние напряжения смеще- ния на стохастизацию колебаний в диодах Ганна в многоконтурной ко- лебательной системе // Радиотехника и электроника, 1991. Т. 36. № 12. С.2406-2409.
20. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семёнов А.А. Изменение вида вольт ампер- ной 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 А.А. Двухчастотный режим работы СВЧ усилителя на диоде Ганна // Изв. ВУЗов Радиофизика, 1990. Том 33. № 12. С.1429-1430.
22. Активные СВЧ–фильтры на полупроводниковых СВЧ–генераторах, ра- ботающих в режиме синхронизации / Д.А Усанов, С.С. Горбатов, А.А. Семёнов и др. // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С.121-122.
23. Разработка методов высокоточной оперативной многопараметрической влагометрии на основе комплекса высокочастотных и низкочастотных электрических измерений / В.Л. Баранов, А.Н. Богданов, А.А. Семёнов и др. // Вопросы прикладной физики, 2000. Выпуск 6. С. 51-57. Изд. Сара- товского университета.
24. Семёнов А.А., Вениг С.Б. Устройство сопряжения лабораторного ионо- мера И–130М с персональным компьютером // Приборы и техника экс- перимента, 2007. № 1. С.154-156.
25. Схема управления сверхвысокочастотными устройствами на p-i-n– диодах / С.Б. Вениг, Б.Н. Коротин, А.А. Семёнов, Д.А. Усанов // Прибо- ры и техника эксперимента, 1991. № 5. С.134-135.
26. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Семёнов А.А. Особенности управления СВЧ мощностью p-i-n–диодными устройствами // Радиотехника и электрони- ка, 1998. Т. 43. № 11. С.1401-1403.
27. Патент РФ № 2151422. МКИ G06F12/16, 12/14, 12/00, H01L27/22, 27/00. Микроэлектронное устройство / А.А. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов № 98111305/09. Заявл. 15.06.98. Опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17.
28. Патент РФ № 2156999. МКИ G06F12/16, 12/14. Схема защиты устройст- ва микроэлектронного / А.А. Семёнов, С.Б. Вениг, Д.А. Усанов № 99117561/09. Заявл. 12.08.99. Опубл. 27.09.2000. Бюл. № 27.
29. Патент РФ № 2384910. МПК H01F 21/08, H01L 29/06. Катушка индук- тивности, перестраиваемая электрическим полем / А.А. Семёнов, Д.А. Усанов. № 2009111240. Заявлено: 30.03.2009. Опубл. 20.03.2010. Бюл. № 8. 30. А.c. 1479976 СССР, МКИ H01P1/15. Устройство управления p-i-n– диодом / Д.А. Усанов, С.Б. Вениг, А.А. Семёнов (СССР). № 4181902/24- 09. Заявлено 14.01.87. Опубл. 15.05.89. Бюл. № 18.