В современной микро- и наноэлектронике, существует задача: получение импульсов тока за время нарастания равное пико- и наносекундам. Известно, что эту задачу решают при помощи фотоэлектрических и электрических полупроводниковых переключателей на основе GaAs.
Арсенид галлия является одним из основных и перспективных материалов электроники благодаря таким свойствам как плотность 5,4 г/см3, ширина запрещённой зоны 1,43 эВ (при Т = 300 К), высокая подвижность электронов 8500 см2/В-с. Многослойные структуры на основе арсенида галлия, легированные примесями хрома или железа (GaAs: Cr, Fe), как в данной работе, успешно используются для изготовления полупроводниковых приборов, таких как, лавинные 5-диоды. Структура лавинных S'-диодов основана на слоях n-v-н-типа проводимости. Такие диоды обладают сверхбыстрым переключением (от 0,5 до 2 нс) из закрытого высокоомного в открытое состояние при значениях напряжения до 1000 В и тока до 50 А. Процесс переключения диода в низкоомное состояние связан с развитием лавинных процессов под действием сильного электрического поля. Свойства лавинного 5-диода делают его уникальным прибором в своём роде. Они перспективны в таких областях, как создание формирователей мощных импульсов тока с субнаносекундными фронтами, быстродействующих переключателей, управляемых светом, датчиков давления и других электронных элементов.
В мире бурно развиваются беспилотные технологии и системы, частью которых являются компактные и энергоэффективные лидары. Прогноз тенденций в индустрии лидарных технологий показывает, что в ближайшие годы этот рынок будет только расти. Основной задачей разработчиков в данный момент являются более низкая стоимость и улучшенная эффективность работы лидара. Рассматриваемые в работе диоды являются основной составляющей лазерных сборок, которые в свою очередь могут использоваться в лидарных системах.
В данной работе проведено исследование зависимости оптической мощности излучающих сборок на основе лавинного 5-диода от частоты, длительности и температуры излучающих микросборок. Была проанализирована литература, в ходе которой рассматривался процесс работы и изготовления лавинного 5-диода, его применение и вольт-амперная характеристика. На основе полученных данных сделаны выводы:
1. С увеличением частоты от 1 до 100 кГц происходит падение амплитуд оптических импульсов низковольтной и высоковольтной микросборок на 17% и 22% соответственно.
2. Длительность оптического импульса лазерной сборки №1 уменьшается с ростом частоты от 10 до 50 кГц. Длительность оптического импульса сборки №2 увеличивается с ростом частоты от 1 до 5 кГц из-за роста активного сопротивления лавинного 5-диода.
3. Увеличение частоты приводит к увеличению температуры излучающих микросборок. При увеличении частоты от 10 до 100 кГц температура низковольтной сборки увеличилась на 7 К, а температура высоковольтной сборки увеличилась на 25 К при росте частоты от 1 до 5 кГц.
4. Установлено, что при увеличении частоты следования импульсов максимум спектра излучения инфракрасного лазера сдвигается в длинноволновую область, вследствие уменьшения ширины запрещённой зоны полупроводниковой структуры с ростом температуры.
5. Установлено, что рост активного сопротивления контура связан с ростом температуры импульсного лавинного 5-диода.
