означає, що швидкість руху носіїв заряду в області дрейфу не повинна залежати від напруженості електричного поля. Виконати цю умову можливо при великих напруженостях електричного поля. Значення диференціального від’ємного опору в цьому випадку стає незалежним від зміни зовнішньої напруги.
В цьому відношенні перспективна р+ -п-і-п+-структура, в якій тонка п-область, єшаром помноження, а область дрейфу служить і-шар. Виконання умови Ел > Еі < Енас забезпечує сталість швидкості дрейфу електронів. В структурах з двома дрейфовими областями (р+ -р-п-п+) одночасно існує синфазний дрейф електронів в п-області і дрейф дірок в р-оюласті, що дає можливість підвищити потужність таких приладів. Це пов’язано із зростанням площі переходів, так і з зростанням області об’ємного заряду при збереженні іх відношення, що не приводить до зростання ємності діода.
Існує ще один режим роботи лавинно-прогонних діодів із захопленою плазмою, який називається TRAPATT-режимом (скорочено від англ. Traped Plasma Avalanche Triggeret Transit). Такий режим роботи забезпечується при великих струмаз через діод. В наступний момент після подачі на діод напруги, яка перевищує пробивну, у вузькій області п-шару структури р+ -п-п+ біля р+ -п переходу концентрація електронів і дірок швидко зростає за рахунок лавинного помноження, а напруженість електричного поля зменшується. Це сприяє перерозподілу напруги між п-областю і дрейфовим шаром помноження. Фронт хвилі іонізації рухається швидше ніж електрони в електричному полі, тому п-область заповнюється електронно-дірковою плазмою швидше, ніж остання залишає ії. В результаті напруга на діоді швидко зменьшується, що затримує дрейф носіїв заряду з області об’ємного заряду. Отже, в діоді виникає стан, який отримав назву режиму із захопленою плазмою. Частота коливань при роботі діода в такому режимі менша, ніж в лавинно-прогонному, тому що швидкість витягання носіїв заряду з області від’ємного заряду значно менша швидкості насичення, хоча амплітуда коливань і коефіцієнт корисної дії зростають. Повний опір діода дорівнює сумі повних опорів області лавинного помноження, області дрейфу і опору пасивної області:
Де d – розміри області, яка включає області дрейфу і лавинного помноження, С = S/d – ємність області об’ємного заряду, Xл = довжина оюласті лавинного помноження, Vнас – дрейфова швидкість насичення носіїв заряду, - кругова частота, р – резонансна частота діода, Rп – омічний опір контактів приладу.
Мал. 3 Еквівалентна схемалавинно-прогонного діода
Вираз (1) дійсний для кутів прогону носіїв заряду в області дрейфу
= (d-x)/Vнас = < /4. Перша складова – активний опір, який стає від’ємним при > р. Третя складова являє собою реактивний опір паралельного резонансного кола, в якому ємність діода зашунтована індуктивністю (мал.3). Реактивний опір має індуктивний характер при > р і ємнісний при < р.
Лавинно-прогонні діоди мають високий рівень шумів, значно вищий ніж у інших НВЧ- приладах. Основною причиною шумів є ЛПД-генерація електронно-діркових пар в області лавинного помноження. Найбільш низький рівень шумів мають діоди на основі арсеніду галію (25 дБ) порівняно з кремнійовими (40 дБ) і германійовими (30 дБ). ЛПД знайшли широке застосування в генераторах НВЧ коливань в діапазоні 1 – 100 ГГц. Наприклад, кремнійовий ЛПД, створений за допомогою іонної імплантації з двома дрейфовими областями, в неперервному режимі генерує потужність 1 Вт на частоті 50 ГГц при максимальному ККД 14%.
