Фізичні основи мікроелектроніки

Міністерство освіти Російської Федерації

Орловський Державний Технічний Університет

Кафедра фізики РЕФЕРАТ

на тему: «Ефект Ганна і його використання, в діодах, що працюють у генераторному режимі».

Дисципліна: «Фізичні основи мікроелектроніки»

Виконав студент групи 3-4
Сенаторів Д.Г.

Керівник:

Оцінка:

Орел. 2000

Ефект Ганна і його використання, в діодах, що працюють в генераторному режимі.

Для посилення і генерації коливань НВЧ-діапазону може бути використана аномальна залежність швидкості електронів від напруженості електричного поля в деяких напівпровідникових з'єднаннях, перш за все в арсеніді галію. При цьому основну роль відіграють процеси, що відбуваються в об'ємі напівпровідника, а не в pn-переході. Генерацію НВЧ-коливань в однорідних зразках GaAs n-типу при напруженості постійного електричного поля вище порогового значення вперше спостерігав Дж. Ганн у 1963 р. (тому такі прилади називають діодами Ганна). У вітчизняній літературі їх називають також приладами з об'ємною нестійкістю або з междолінним перенесенням електронів, оскільки активні властивості діодів обумовлені переходом електронів з «центральної» енергетичної долини в «бічну», де вони характеризуються великою ефективною масою і малою рухливістю. В іноземній літературі останнього назвою відповідає термін ТЕД (Transferred Electron Device).

У слабкому полі рухливість електронів велика і складає 6000-8500 см2 / (Вс). При напруженості поля вище 3,5 кВ / см за рахунок переходу частини електронів в «бічну» долину середня дрейфова швидкість електронів зменшується з ростом поля. Найбільше значення модуля диференціальної рухливості на падаючому ділянці приблизно втричі нижче, ніж рухливість в слабких полях. При напруженості поля вище 15-20 кВ / см середня швидкість електронів майже не залежить від поля і складає близько 107 см / с, так що відношення, а характеристика швидкість-поле може бути наближено аппроксимирована так, як показано на рис.1. Час встановлення негативної диференційної провідності (ВДП) складається з часу розігріву електронного газу в «центральної» долині (~ 10-12 с для GaAs), що визначається постійною часу релаксації по енергії і часу междолінного переходу (~ 5-10-14 с).

Можна було б очікувати, що наявність падаючого ділянки характеристики в області ОДП при однорідному розподілі електричного поля вздовж однорідно легованого зразка GaAs призведе до появи падаючого ділянки на вольт-амперної характеристики діода, оскільки значення конвекційного струму через діод визначається як, де ;-Площа перерізу; -Довжина зразка між контактами. На цій ділянці діод характеризувався б негативної активної провідністю і міг би використовуватися для генерування і посилення коливань аналогічно тунельного діоду. Однак на практиці здійснення такого режиму в зразку напівпровідникового матеріалу з ОДП утруднено через нестійкість поля і об'ємного заряду. Як було показано в § 8.1, флуктуація об'ємного заряду в цьому випадку призводить до наростання об'ємного заряду за законом

,

де -Постійна діелектричної релаксації;-концентрація електронів у вихідному n-GaAs. В однорідному зразку, до якого прикладено постійна напруга , Локальне підвищення концентрації електронів призводить до появи негативно зарядженого шару (рис. 2), що переміщається уздовж зразка від катода до аноду.

Рис.1. Апроксимувати залежність дрейфовой швидкості електронів від напруженості електричного поля для GaAs.

Рис.2. До поясненням процесу формування шару накопичення в однорідно легованому GaAs.

Під катодом розуміється контакт до зразка, на який подано негативний потенціал. Виникаючі при цьому внутрішні електричні поля і накладаються на постійне поле, збільшуючи напруженість поля праворуч від шару і зменшуючи її зліва (рис.2, а). Швидкість електронів праворуч від шару зменшується, а ліворуч - зростає. Це призводить до подальшого наростання рухомого шару накопичення і до відповідного перерозподілу поля в зразку (рис.2, б). Зазвичай шар об'ємного заряду зароджується у катода, тому що поблизу катодного омічного контакту є область з підвищеною концентрацією електронів і малої напруженістю електричного поля. Флуктуації, що виникають поблизу анодного контакту, внаслідок руху електронів до аноду не встигають розвинутися.

Однак такий розподіл електричного поля хитке і при наявності у зразку неоднорідності у вигляді стрибків концентрації, рухливості або температури може перетворитися на так званий домен сильного поля. Напруженість електричного поля пов'язана з концентрацією електронів рівнянням Пуассона, яке для одновимірного випадку має вигляд

(1)

Підвищення електричного поля в частині зразка буде супроводжуватися появою на межах цієї ділянки об'ємного заряду, негативного з боку катода і позитивного з боку анода (рис.3, а). При цьому швидкість електронів всередині ділянки падає відповідно до рис.1. Електрони з боку катода будуть наздоганяти електрони усередині цієї ділянки, за рахунок чого збільшується негативний заряд і утворюється збагачений електронами шар. Електрони з боку анода будуть йти вперед, за рахунок чого збільшується позитивний заряд і утворюється збіднений шар, в якому . Це призводить до подальшого збільшення поля в області флуктуації в міру руху заряду до анода і до зростання протяжності дипольної області об'ємного заряду. Якщо напруга, прикладена до діода, підтримується постійним, то зі зростанням дипольного домену поле поза його буде зменшуватися (рис.3, б). Наростання поля в домені припиниться, коли його швидкість зрівняється зі швидкістю електронів поза доменом. Очевидно, що. Напруженість електричного поля поза домену (рис.3, в) буде нижче порогової напруженості, через що стає неможливим междолінний перехід електронів поза домену та освіта іншого домену аж до зникнення сформованого раніше на аноді. Після утворення стабільного домену сильного поля протягом часу його руху від катода до анода струм через діод залишається постійним.

Рис.3. До поясненням процесу формування дипольного домену.

Після того як домен зникне на аноді, напруженість поля в зразку підвищується, а коли вона досягне значення, починається утворення нового домену. При цьому струм досягає максимального значення, рівного (рис.4, в)

(2)

Такий режим роботи діода Ганна називають прогоновою режимом. У пролетном режимі струм через діод являє собою імпульси, наступні з періодом. Діод генерує НВЧ-коливання з пролітної частотою, яка визначається в основному довжиною зразка і слабко залежної від навантаження (саме такі коливання спостерігав Ганн при дослідженні зразків з GaAs і InР).

Електронні процеси в діоді Ганна повинні розглядатися з урахуванням рівнянь Пуассона, безперервності і повної щільності струму, що мають для одновимірного випадку наступний вигляд:

, (3)

. (4)

Рис.4. Еквівалентна схема генератора на діоді Ганна (а) і тимчасові залежності напруги (б) і струму через діод Ганна в пролетном режимі (в) і в режимах з затримкою (г) і гасінням домену (д).

Миттєве напруга на діоді . Повний струм не залежить від координати і є функцією часу. Часто коефіцієнт дифузії вважають не залежних від електричного поля.

У залежності від параметрів діода (ступеня і профілю легування матеріалу, довжини та площі перетину зразка і його температури), а також від напруги живлення і властивостей навантаження діод Ганна, як генератор і підсилювач НВЧ-діапазону, може працювати в різних режимах: доменних, обмеження накопичення об'ємного заряду (ОНОЗ, в іноземній літературі LSA-Limited Space Charge Accumulation), гібридному, біжучих хвиль об'ємного заряду, негативною провідності.

Доменні режими роботи.

Для доменних режимів роботи діода Ганна характерна наявність у зразку сформувався дипольного домену протягом значної частини періоду коливань. Характеристики стаціонарного дипольного домену докладно розглянуті в [?], Де показано, що з (1), (3) і (4) випливає, що швидкість домену та максимальна напруженість поля в ньому пов'язані правилом рівних площ

. (5)

Відповідно до (5) площі, заштриховані на рис.5, а й обмежені лініями, є однаковими. Як видно з малюнка, максимальна напруженість поля в домені значно перевищує полі поза домену і може досягати десятків кВ / см.

Рис.5. До визначення параметрів дипольного домену.

На рис.5, б наведена залежність напруги домену від напруженості електричного поля поза ним, де-довжина домену (рис.3, в). Там же побудована «приладова пряма» діода довжиною при заданій напрузі з урахуванням того, що повна напруга на діоді . Точка перетину А визначає напругу домену і напруженість поля поза його . Слід мати на увазі, що домен виникає при постійній напрузі , Проте він може існувати і тоді, коли в процесі руху домену до анода напруга на діоді зменшується до значення (пунктирна лінія на рис.5, б). Якщо ще більше зменшити напругу на діоді так, що воно стане менше напруги гасіння домену , Що виник домен розсмоктується. Напруга гасіння відповідає моменту торкання «приладової прямий» до лінії на рис.5, б.

Таким чином, напруга зникнення домену виявляється менше порогового напруги формування домену. Як видно з рис.5, внаслідок різкої залежності надмірної напруги на домені від напруженості поля поза домену поле поза домену та швидкість домену мало змінюються при зміні напруги на діоді. Надмірне напруження поглинається в основному в домені. Вже при швидкість домену лише трохи відрізняється від швидкості насичення і можна приблизно вважати, а , Тому прольотна частота, як характеристика діода, зазвичай визначається виразом:

(6)

Довжина домену залежить від концентрації донорної домішки, а також від напруги на діоді і при становить 5-10 мкм. Зменшення концентрації домішки призводить до розширення домену за рахунок збільшення збідненого шару. Формування домену відбувається за кінцевий час і пов'язане з встановленням негативної диференційної провідності і з наростанням об'ємного заряду. Постійна часу наростання об'ємного заряду в режимі малого обурення дорівнює постійної діелектричної релаксації і визначається негативної диференційної рухливістю і концентрацією електронів . При максимальному значенні , Тоді як час встановлення ОДП менш . Таким чином, час формування домену визначається в значній мірі процесом перерозподілу об'ємного заряду. Воно залежить від початкової неоднорідності поля, рівня легування і прикладеної напруги.

Ріс6. Діод Ганна.

Наближено вважають, що Домен встигне повністю сформуватися за час:

, (7)

де виражено в. Говорити про доменні режимах має сенс тільки в тому випадку, якщо домен встигне сформуватися за час прольоту електронів у зразку . Звідси умовою існування дипольного домену є або.

Значення твору концентрації електронів на довжину зразка називають критичним і позначають. Це значення є кордоном доменних режимів діода Ганна і режимів зі стійким розподілом електричного поля в однорідно легованому зразку. При домен сильного поля не утворюється і зразок називають стабільним. При можливі різні доменні режими. Критерій типу справедливий, строго кажучи, лише для структур, у яких довжина активного шару між катодом і анодом багато менше поперечних розмірів: (рис.6, а), що відповідає одномірної завданню і характерно для планарних і мезаструктур. У тонкоплівкових структур (рис.6, б) епітаксійний активний шар GaAs 1 довжиною може бути розташований між високоомній підкладкою 3 та ізолюючої діелектричної плівкою 2, виконаної, наприклад, з SiO2. Омічні анодний і катодний контакти виготовляють методами фотолітографії. Поперечний розмір діода може бути порівняний з його довжиною . У цьому випадку утворюються при формуванні домену об'ємні заряди створюють внутрішні електричні поля, які мають не тільки поздовжню компоненту, а й поперечну компоненту (Рис.6, в). Це призводить до зменшення поля в порівнянні з одномірної завданням. При малій товщині активної плівки, коли, критерій відсутності доменної нестійкості замінюється на умову . Для таких структур при стійкому розподілі електричного поля може бути більше.

Час формування домену не повинно перевищувати напівперіоду НВЧ-коливань. Тому є й друга умова існування рушійної домену , З якого з урахуванням (1) отримуємо .

Залежно від співвідношення часу прольоту і періоду НВЧ-коливань, а також від значень постійної напруги і амплітуди високочастотного напруги можуть бути реалізовані наступні доменні режими: пролітний, режим з затримкою домену, режим з придушенням (гасінням) домену. Процеси, що відбуваються в цих режимах, розглянемо для випадку роботи діода Ганна на навантаження у вигляді паралельного коливального контуру з активним опором на резонансній частоті і харчуванням діода від генератора напруги з малим внутрішнім опором (див. рис.4, а). При цьому напруга на діоді змінюється за синусоїдальним законом. Генерація можлива при.

При малому опорі навантаження, коли , Де-опір діода Ганна в слабких полях, амплітуда високочастотного напруги невелика і миттєве напруга на діоді перевищує порогове значення (див. рис.4, б крива 1). Тут має місце розглянутий раніше пролітний режим, коли після формування домену струм через діод залишається постійним і рівним (див. рис. 9.39, в). При зникненні домену струм зростає до. Для GaAs . Частота коливань в прогонових режимі дорівнює . Так як відношення мало, к.к.д. генераторів на діоді Ганна, що працюють в прогонових режимі, невеликий і цей режим зазвичай не має практичного застосування.

При роботі діода на контур з високим опором, коли, амплітуда змінної напруги може бути досить великою, так що протягом певної частини періоду миттєве напруга на діоді стає менше порогового (відповідає кривою 2 на рис.4, б). У цьому випадку говорять про режим з затримкою формування домену. Домен утворюється, коли напруга на діоді перевищує порогове, тобто в момент часу (Див. рис.4, г). Після утворення домену струм діода зменшується до і залишається такою протягом часу прольоту домену. При зникненні домену на аноді в момент часу напруга на діоді менше порогового і діод являє собою активний опір. Зміна струму пропорційно напрузі на діоді до моменту, коли струм досягає максимального значення, а напруга на діоді одно пороговому. Починається утворення нового домену, і весь процес повторюється. Тривалість імпульсу струму дорівнює часу запізнювання освіти нового домену. Час формування домену вважається малим в порівнянні з і . Очевидно, що такий режим можливий, якщо час прольоту знаходиться в межах і частота генеруючих коливань становить.

При ще більшій амплітуді високочастотного напруги, відповідної кривої 3 на рис.4, б, мінімальна напруга на діоді може виявитися менше напруги гасіння діода. У цьому випадку має місце режим з гасінням домену (див. рис.4, д). Домен утворюється в момент часу і розсмоктується в момент часу, коли . Новий домен починає формуватися після того, як напруга перевищить граничне значення. Оскільки зникнення домену не пов'язане з досягненням ним анода, час прольоту електронів між катодом і анодом в режимі гасіння домену може перевищувати період коливань:. Таким чином, в режимі гасіння. Верхня межа генеруються частот обмежений умовою і може складати .

Електронний к.к.д. генераторів на діодах Ганна, що працюють в доменних режимах, можна визначити, розкладаючи в ряд Фур'є функцію струму (Див. рис.4) для знаходження амплітуди першої гармоніки та постійної складової струму. Значення к.к.д. залежить від відносин, ,, і при оптимальному значенні не перевищує для діодів з GaAs 6% в режимі з затримкою домену. Електронний к.к.д. в режимі з гасінням домену менше, ніж в режимі з затримкою домену.

Режим ОНОЗ.

Дещо пізніше доменних режимів був запропонований і здійснений для діодів Ганна режим обмеження накопичення об'ємного заряду. Він існує при постійних напругах на діоді, в кілька разів перевищують граничне значення, і великих амплітудах напруги на частотах, у кілька разів більших пролітної частоти. Для реалізації режиму ОНОЗ потрібні діоди з дуже однорідним профілем легування. Однорідний розподіл електричного поля і концентрації електронів по довжині зразка забезпечується за рахунок великої швидкості зміни напруги на діоді. Якщо проміжок часу, протягом якого напруженість електричного поля проходить область ОДП характеристики, багато менше часу формування домену, то не відбувається помітного перерозподілу поля і об'ємного заряду по довжині діода. Швидкість електронів в усьому зразку «слід» за зміною електричного поля, а струм через діод визначається залежністю швидкості від поля (мал. 7).

Таким чином, в режимі ОНОЗ для перетворення енергії джерела живлення в енергію НВЧ-коливань використовується негативна провідність діода. У цьому режимі протягом частини періоду коливань тривалістю напруга на діоді залишається менше порогового і зразок знаходиться в стані, яке характеризується позитивною рухливістю електронів, тобто відбувається розсмоктування об'ємного заряду, який встиг утворитися за час, коли електричне поле в діоді було вище порогового.

Умова слабкого наростання заряду за час наближено запишемо у вигляді, де ; -Середнє значення негативної диференціальної рухливості електронів в області . Розсмоктування об'ємного заряду за час, буде ефективним, якщо і, де ; і -Постійна часу діелектричної релаксації і рухливість електронів у слабкому полі.

Вважаючи ,, Маємо . Це нерівність визначає інтервал значень , В межах якого реалізується режим ОНОЗ.

Електронний к. п. д. генератора на діоді Ганна в режимі ОНОЗ можна розрахувати за формою струму (рис.7). При максимальний к. п. буд становить 17%.

Рис.7. Тимчасова залежність струму на діоді Ганна в режимі ОНОЗ.

У доменних режимах частота генеруючих коливань приблизно дорівнює пролітної частоті. Тому довжина діодів Ганна, що працюють в доменних режимах, пов'язана з робочим діапазоном частот виразом

, (8)

де виражена в ГГц, а-в мкм. У режимі ОНОЗ довжина діода не залежить від робочої частоти і може у багато разів перевищувати довжину діодів, які працюють на тих же частотах в доменних режимах. Це дозволяє значно збільшувати потужність генераторів у режимі ОНОЗ в порівнянні з генераторами, які працюють у доменних режимах.

Розглянуті процеси в діоді Ганна в доменних режимах є, по суті, ідеалізованими, так як реалізуються на порівняно низьких частотах (1-3 ГГц), де період коливань значно менше часу формування домену, а довжина діода багато більше довжини домену при звичайних рівнях легування . Найчастіше діоди Ганна в безперервному режимі використовують на більш високих частотах в так званих гібридних режимах. Гібридні режими роботи діодів Ганна є проміжними між режимами ОНОЗ та доменних. Для гібридних режимів характерно, що освіта домену займає більшу частину періоду коливань. Не повністю сформувався домен розсмоктується, коли миттєве напруга на діоді знижується до значень, менших порогового. Напруженість електричного поля поза області наростаючого об'ємного заряду залишається в основному більше порогового. Процеси, що відбуваються в діод в гібридному режимі, аналізують із застосуванням ЕОМ при використанні рівнянь (1), (3) і (4). Гібридні режими займають широку область значень і не такі чутливі до параметрів схеми, як режим ОНОЗ.

Режим ОНОЗ та гібридні режими роботи діода Ганна відносять до режимів з «жорстким» самозбудженням, для яких характерна залежність негативною електронної провідності від амплітуди високочастотного напруги. Введення генератора в гібридний режим (як і в режим ОНОЗ) представляє складне завдання і зазвичай здійснюється послідовним переходом діода з літаючого режиму в гібридні.

Рис.8. Електронний к. п. д. генераторів на діоді Ганна з GaAs для різних режимів роботи:

1-з затримкою формування домену

2-з гасінням домену

Рис.9. Тимчасова залежність напруги (а) та струму (б) діода Ганна в режимі підвищеного к. п. д.

3-гібридний

4-ОНОЗ

Конструкції і параметри генераторів на діодах Ганна.

На рис.8 наведені значення максимального електронного ККД діода Ганна з GaAs в різних режимах роботи. Видно, що значення не перевищують 20%. Підвищити к.к.д. генераторів на діодах Ганна можна за рахунок використання більш складних коливальних систем, що дозволяють забезпечити часові залежності струму та напруги на діоді, показані на рис.9. Розкладання функцій і в ряд Фур'є при і дає значення електронного к. п. д. для діодів Ганна з GaAs 25%. Досить добре наближення до оптимальної кривої виходить при використанні другої гармоніки напруги. Інший шлях підвищення к.к.д. полягає в застосуванні в діодах Ганна матеріалів з великим відношенням . Так, для фосфіду індію воно досягає 3,5, що збільшує теоретичний електронний к. п. д. діодів до 40%.

Слід мати на увазі, що електронний к.к.д. генераторів на діодах Ганна зменшується на високих частотах, коли період коливань стає порівнянним з часом установлення ОДП (це проявляється вже на частотах ~ 30 ГГц). Інерційність процесів, що визначають залежність середньої дрейфовой швидкості електронів від поля, призводить до зменшення противофазно складової струму діода. Граничні частоти діодів Ганна, пов'язані з цим явищем, оцінюються значеннями ~ 100 ГГц для приладів з GaAs і 150-300 ГГц для приладів з InP.

Вихідна потужність діодів Ганна обмежена електричними і тепловими процесами. Вплив останніх призводить до залежності максимальної потужності від частоти у вигляді , Де постійна визначається допустимим перегрівом структури, тепловими характеристиками матеріалу, електронним к.к.д. і ємністю діода. Обмеження по електричному режиму пов'язані з тим, що при великій вихідній потужності амплітуда коливань виявляється сумірною з постійною напругою на діоді: .

У доменних режимах тому відповідно до маємо:

,

де -Еквівалентний опір навантаження, перелічене до затискачів діода і рівне модулю активного негативного опору ЛПД.

Максимальна напруженість електричного поля в домені значно перевищує середнє значення поля в діод, в той же час вона повинна бути менше пробивний напруженості, при якій виникає лавинний пробій матеріалу (для GaAs ). Зазвичай допустимим значенням електричного поля вважають .

Як і для ЛПД, на відносно низьких частотах (у сантиметровому діапазоні довжин хвиль) максимальне значення вихідної потужності діодів Ганна визначається тепловими ефектами. У міліметровому діапазоні товщина активної області діодів, що працюють у доменних режимах, стає малої і переважають обмеження електричного характеру. У безперервному режимі в трехсантиметровой діапазоні від одного діода можна отримати потужність 1-2 Вт при к. п. д. до 14%; на частотах 60-100 ГГц - до 100 ОВТ при к. п. д. в одиниці відсотків. Генератори на діодах Ганна характеризуються значно меншими частотними шумами, ніж генератори на ЛПД.

Режим ОНОЗ відрізняється значно більш рівномірним розподілом електричного поля. Крім того, довжина діода, працюючого в цьому режимі, може бути значною. Тому амплітуда НВЧ-напруги на діоді в режимі ОНОЗ може на 1-2 порядки перевищувати напругу в доменних режимах. Таким чином, вихідна потужність діодів Ганна в режимі ОНОЗ може бути підвищена на кілька порядків у порівнянні з доменними режимами. Для режиму ОНОЗ на перший план виступають теплові обмеження. Діоди Ганна в режимі ОНОЗ працюють переважно у імпульсному режимі з великою скважностью і генерують в сантиметровому діапазоні довжин хвиль потужність до одиниць кіловат.

Частота генераторів на діодах Ганна визначається в основному резонансною частотою коливальної системи з урахуванням ємнісної провідності діода і може перебудовуватися в широких межах механічними та електричними методами.

У волноводном генераторі (рис.10, а) діод Ганна 1 встановлений між широкими стінками прямокутного хвилеводу в кінці металевого стержня. Напруга зсуву подається через дросельний введення 2, який виконаний у вигляді відрізків чвертьхвильові коаксіальних ліній і служить для запобігання проникнення НВЧ-коливань в ланцюг джерела живлення. Нізкодобротного резонатор утворений елементами кріплення діода у хвилеводі. Частота генератора перебудовується за допомогою варакторного діода 3, розташованого на напівхвильова відстані та встановленого у хвилеводі аналогічно діоду Ганна. Часто діоди включають в хвилевід зі зменшеною висотою , Який з'єднаний з вихідним хвилеводом стандартного перерізу чвертьхвильові трансформатором.

Рис.10. Пристрій генераторів на діодах Ганна:

а-хвильове; б-микрополосковом, по-з перебудовою частоти ЖИГ-сферою

У микрополосковой конструкції (рис.10, б) діод 1 включений між підставою і смуга провідником. Для стабілізації частоти використовується високодобротних діелектричний резонатор 4 у вигляді диска з діелектрика з малими втратами і високим значенням (Наприклад, з титанату барію), розташованого поблизу Полоскова провідника МПЛ шириною . Конденсатор 5 служить для розділення ланцюгів харчування і НВЧ-тракту. Напруга живлення подається через дросельну ланцюг 2, що складається з двох чвертьхвильові відрізків МПЛ з різними хвильовими опорами, причому лінія з малим опором розімкнута. Використання діелектричних резонаторів з позитивним температурним коефіцієнтом частоти дозволяє створювати генератори з малими відходами частоти при зміні температури (~ 40 кГц / ° С).

Перебудовуються за частотою генератори на діодах Ганна можуть бути сконструйовані із застосуванням монокристалів железоіттріевого граната (рис.10, в). Частота генератора в цьому випадку змінюється за рахунок перебудови резонансної частоти високодобротних резонатора, що має вигляд ЖИГ-сфери малого діаметра, при зміні магнітного поля. Максимальна перебудова досягається в безкорпусних діодах, що мають мінімальні реактивні параметри. Високочастотний контур діода складається з короткого витка, що охоплює ЖИГ-сферу 6. Зв'язок контуру діода з контуром навантаження здійснюється за рахунок взаємної індуктивності, забезпечувана ЖИГ-сферою і ортогонально розташованими витками зв'язку. Діапазон електричної перебудови таких генераторів, широко використовуваних в автоматичних вимірювальних пристроях, досягає октави при вихідній потужності 10-20 мВт.

Слід зазначити, що розрахунок генераторів на діодах Ганна утруднений приблизними характером даних як про параметри еквівалентної схеми діода, так і про параметри еквівалентної схеми коливальної системи, а також вузла кріплення діода (особливо на високих частотах). Узагальнену еквівалентну схему діода Ганна зазвичай задають у вигляді, показаному на рис.11. Активну область діода представляють у вигляді паралельного з'єднання негативної провідності () і ємності , Значення якої у різних режимах роботи можуть істотно відрізнятися від «холодної» ємності діодної структури. Величини і залежать як від постійної напруги, так і від амплітуди НВЧ-напруги, а також частоти. Тому досить актуальною є проблема безпосередніх вимірювань параметрів еквівалентної схеми діодів у реальних режимах роботи. Конструкції корпусів діодів Ганна і значення їх паразитних параметрів не відрізняються від конструкцій і параметрів інших діодів.