ЛАВИННЫЙ ПРОБОЙ p-n-ПЕРЕХОДА В ЗАДАЧАХ РАДИОТЕХНИКИ

Представлены результаты исследования фрактальных свойств микроплазменного шума при лавинном пробое светодиода видимого диапазона спектра (длина волны λ= 660; 700 нм). Определен вид пробоя p-n-перехода в результате измерений вольт-амперных характеристик при комнатной температуре, температуре 100–105 °С и после остывания до комнатной температуры. Показано, что в большинстве образцов светоизлучающих диодов реализуется лавинный тип пробоя. Установлено, что в светоизлучающих диодах может реализовываться режим частичного лавинного пробоя, когда через прибор протекает небольшой ток в виде импульсов. При увеличении напряжения амплитуда импульсов растет, близко расположенные импульсы сливаются, а временные промежутки между ними сокращаются. Для объяснения экспериментальных результатов применены модель процессов, протекающих в микроплазме, и модель шумов частичного и развитого лавинного пробоя А.С. Тагера. В результате проведенного исследования выявлены ранее не описанные особенности микроплазменного шума. Показан фрактальный характер микроплазменного шума. В среде MATLAB реализован алгоритм вычисления фрактальной размерности. Обнаружена зависимость фрактальной размерности от приложенного к светодиоду обратного напряжения. Полученный фрактальный сигнал может быть использован в системах оптической связи для помехозащищенной и конфиденциальной передачи информации.

1. Лебедев А.И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Физмалит, 2008. 488 с.
2. Грехов И.В., Сережкин Ю.Н. Лавинный пробой p-n-перехода в полупроводниках. Л.: Энергия, 1980. 152 с.
3. Воротков М.В., Скворцов Н.Н., Шашкина А.С. Фрактальные свойства микроплазменного шума // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции Инновационные технологии в медиаобразовании. CПб., 2015. С. 65–71.
4. Тагер А.С. Лавинно-пролетный диод и его применение в технике СВЧ // Успехи физических наук. 1966. Т. 90. С. 631–666. doi: 10.1070/PU1967v009n06ABEH003231
5. Якимов А.В. Физика шумов и флуктуаций параметров. Н. Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2013. 85 с.
6. Шуберт Ф.Е. Светодиоды / Под ред. А.Э. Юновича. М.: Физмалит, 2008. 496 с.
7. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. 254 с.
8. Скворцов Н.Н., Шашкина А.С. Квантово-механический осциллятор в Maple // Сборник материалов Тринадцатой международной конференции «Физика в системе современного образования». Санкт-Петербург, 2015. 393 с.
9. Короленко П.В., Маганова М.С., Меснянкин А.В. Новационные методы анализа стохастических процессов и структур в оптике. Фрактальные и мультифрактальные методы, вейвлет-преобразования. М.: МГУ, 2004. 82 с.
10. Хандурин А.В. Сигналы с аддитивной фрактальной структурой. Дисс. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2011,
216 с.
11. Потапов А.А. Фрактальный радиолокатор // Вестник РГРТУ. 2015. № 52. С. 28–42.
12. Болотов В.Н., Ткач Ю.В. Генерирование сигналов с фрактальными спектрами // ЖТФ. 2006. Т. 76. № 4. С.
91–98. doi: 10.1134/S1063784206040141
13. Болотов В.Н., Ткач Ю.В. Фрактальная система связи // ЖТФ. 2008. Т. 78. № 9. С. 91–95. doi: 10.1134/S1063784208090107
14. Потапов А.А. Фракталы, скейлинг и дробные операторы в обработке информации (Московская научная школа фрактальных методов в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 1981–2011 гг.) / В сб. Необратимые процессы в природе и технике. М.: МГТУ, 2012. Вып. 4. С. 5–121.
15. Мезин Н.И., Глущенко А.А., Кузовлев Ю.Е. Генераторы хаоса на базе пленок железо-иттриевого граната для систем связи с хаотическим синхронным откликом // ПЖТФ. 2012. Т. 38. № 19. С. 14–22. doi: 10.1134/S1063785012100082
16. Выболдин Ю.К., Кривошейкин А.В., Нурмухамедов Л.Х. Методы обработки сигналов в системах передачи дискретной информации. СПб.: СПбГИКиТ, 2015. 320 с.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License