DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2019.4.20

Електромагнітна сумісність напівпровідникових структур з двовимірним електронним шаром

Volodymyr Kravchenko, Volodymyr Knyazev, Aleksandr Serkov, Vitaliy Breslavets, Igor Yakovenko

Анотація


Предметом вивчення є процес аналізу механізмів взаємодії потоку заряджених частинок з поверхневими плазмонами двовимірного електронного шару (2D), зумовлені впливом зовнішнього імпульсного електромагнітного випромінювання (ЕМВ). Метою є отримання розрахункових співвідношень, що визначають ступінь впливу нестійкостей власних коливань двовимірного електронного шару напівпровідникових структур на працездатність напівпровідникових приладів. Об'єктом дослідження є: модель виникнення оборотних відмов електрорадіовиробів, що виникають внаслідок трансформації енергії наведених зовнішнім імпульсним випромінюванням струмів на збудження електростатичних коливань двовимірного електронного шару напівпровідникових структур. Використовувані методи: аналітичні методи рішення рівнянь електродинаміки (Максвелла) і матеріальних рівнянь в рамках кінетичного підходу. Отримані наступні результати: Досліджено механізми взаємодії потоку заряджених частинок з власними електромагнітними коливаннями двовимірного електронного газу, виникнення якого обумовлено наявністю потенційного бар'єру на межі поділу середовищ. Проведено дослідження функціонування напівпровідникових комплектуючих електрорадіовиробів (структур з двовимірним електронним газом) в умовах впливу сильних імпульсних електромагнітних полів. Отримано кінетичне рівняння, що описує зміну числа електромагнітних коливань такої системи. Наведено його рішення, що дозволяє визначати вплив величини бар'єру на інкремент нестійкості поверхневих коливань; внесок в величину інкременту пройшла і відбитої компонент потоку частинок. Вирази для інкременту нестікостей дозволяють визначати енергетичні втрати наведених струмів на збудження власних коливань, тобто появі режиму генерації коливань, який характеризується зміною вольт - амперних характеристик радіовиробів. Висновки. Проведено порівняльний аналіз нестійкостей коливань структур з двовимірним електронним газом в умовах, коли взаємодія хвиль і частинок носить випадковий і детермінований характер. Показано, що відмінності в виразах для інкрементів пов'язані зі зміною розмірів області взаємодії хвиль і частинок. Встановлено відмінності впливу потенційного бар'єру на величину інкременту в випадках, коли процес взаємодія поверхневих плазмонів і заряджених частинок детермінований або носить характер випадкових зіткнень. Визначено механізми впливу кордону на взаємодію поверхневих електромагнітних коливань і електронів при наявності потенційного бар'єру. Як об'єкти досліджень розглянуті власні електромагнітні коливання двовимірного електронного шару. Результати, отримані в роботі, можуть бути використані при оцінці працездатності радіоелектронної апаратури міліметрового і субміліметрового діапазонів в умовах впливу імпульсних електромагнітних полів.


Ключові слова


електромагнітні поля; коливання; напівпровідник; кінетичні нестійкості; потенційний бар'єр; потік заряджених частинок; генерація; енергія випромінювання

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Averkov, Yu.O. and Yakovenko, V.M. (2009), “Transitional radiation of a modulated electron beam crossing a wire screen”, Radiophysics and electronics, vol. 14., No. 3, pp. 337-343.

Averkov, Yu.O. and Yakovenko, V.M. (2009), “Excitation of surface electrostatic waves in semi-bounded layered superconductors by a nonrelativistic electron beam”, ZhTF, vol. 79, No. 5, pp. 87-94.

Averkov, Yu.O., Bass, F.G. and Yakovenko, V.M. (2009), “Excitation of surface exactions in semi-bounded solids by a non-relativistic electron beam”, FTT, vol. 51, No. 1, pp. 57-64.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2009), “The influence of semiconductor components of electrical radio equipment”, News of NTU “KhPI”, NTU “KhPI”, Kharkiv, No. 11, pp. 62-69.

Beletsky, N.N., Khankina, S.I., Yakovenko, V.I. and Yakovenko I.V.(2010), “Interaction of surface plasmons with flows of charged particles passing through the boundary”, ZhTF, vol. 80, No. 4, pp. 120-125.

Khankina, S.I., Yakovenko, V.M. and Yakovenko, I.V. (2011), “Electronic states on an uneven surface of a solid body”, PNT, vol. 37, No. 11, pp. 1148-1155.

Kravchenko, V.I., Korobko, A.I. and Yakovenko I.V. (2014), “The influence of external electromagnetic factors on the waveguide characteristics of semiconductor components of radioelectronic equipment”, Bulletin of NTU “KhPI", No. 21, pp. 79-84.

Kravchenko, V.I. and Yakovenko, I.V. (2014), “Failure mechanisms of semiconductor components of radio electronic components under the influence of external electromagnetic radiation”, Bulletin of NTU “KhPI", No. 21, pp. 84-88.




Copyright (c) 2020 Volodymyr Kravchenko, Volodymyr Knyazev, Aleksandr Serkov, Vitaliy Breslavets, Igor Yakovenko