Chaotic instability of currents in a reverse biased multilayered structure

Abstract

A new principle to generate chaotic signals using the phenomenon of charge avalanche multiplication and internal feedback in multilayered semiconductor structures is suggested. Linear and nonlinear theories for the self-oscillations are developed and existence of the chaotic regime with fast decay of correlations is proven.

Synchronous generation of two oscillations of microwave and terahertz bands in avalanche generator diodes with external signal

“…При малой плотно-сти заряда электрическое поле в слое умножения практически не зависит от величины лавинного тока, поэтому при подаче напряжения обратного смещения на p-n-переход наблюдается либо его устойчивое состояние, либо лавинный пробой. Для возникновения режима автоколебаний в ЛПД с постоянным напряжением обратного смещения возбуждения необходима еще и переменная ком-понента СВЧ-поля, что обеспечивается полем колебательной системы.В работах [4][5][6][7] показано, что в обратно-смещенных резких p-n-переходах с постоянным напряжением обратного смещения, при котором плотность заряда подвижных носителей сравнима по величине с плотностью заряда примесных атомов, возможна реализация принципиально новых режимов атоколебаний, обусловленных взаимозависимостью электрического поля в об-ласти ударной ионизации, коэффициентов удар-ной ионизации и плотностью генерируемых элек-тронно-дырочных пар. В частности, в [7] показа-но, что генерирующие обратносмещенные резкие p-n-переходы могут служить основой при созда-нии лавинно-генераторных диодов (ЛГД) -ис-точников мощных электромагнитных колебанй.…”

“…В работах [4][5][6][7] показано, что в обратно-смещенных резких p-n-переходах с постоянным напряжением обратного смещения, при котором плотность заряда подвижных носителей сравнима по величине с плотностью заряда примесных атомов, возможна реализация принципиально новых режимов атоколебаний, обусловленных взаимозависимостью электрического поля в об-ласти ударной ионизации, коэффициентов удар-ной ионизации и плотностью генерируемых элек-тронно-дырочных пар. В частности, в [7] показа-но, что генерирующие обратносмещенные резкие p-n-переходы могут служить основой при созда-нии лавинно-генераторных диодов (ЛГД) -ис-точников мощных электромагнитных колебанй.…”

“…Генерация автоколебаний в ЛГД с посто-янным напряжением обратного смещения осно-вана на теории, согласно которой статическая вольтамперная характеристика на участке с высо-ким напряжением обратного смещения на p-n-переходе имеет токовую неустойчивость, т. е. создаются требуемые условия для возбуждения автоколебаний [4][5][6][7].…”

Subterahertz Chaos Generation by Coupling a Superlattice to a Linear Resonator

“…Such oscillations with a frequency up to 400 GHz appear in multilayer semiconductor structures made of reverse p-n junctions [27]. They arise due to nonlinearity associated with asymmetric doping.…”

Time-Delay Systems with Band-Limited Feedback

“…As an example, such devices are studied as a signal source for future radar applications because chaotic waveforms have the desirable properties of a large frequency-bandwidth and a fast decay of correlations [Lukin, 1997;Myneni, 2001]. Furthermore, time delayed feedback is used in the chaos control scheme known as time-delay autosynchronization [Pyragas, 1992;Socolar, 1994].…”