KPI Science News (Oct 2023)
МОДЕЛЮВАННЯ ДИФУЗІЙНО-ДРЕЙФОВИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОННО-ДІРКОВІЙ ПЛАЗМІ АКТИВНОЇ ОБЛАСТІ P-I-N-ДІОДІВ В УМОВАХ ПРОНИКАЮЧОЇ В ПЛАЗМУ НВЧ-ХВИЛІ МЕТОДАМИ ТЕОРІЇ ЗБУРЕНЬ
Abstract
Проблематика. Розглядається проблема розробки інструментальних засобів для математичного моделювання стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-структур за умов впливу додаткового фактору – потужного надвисокочастотного (НВЧ) електромагнітного поля. Задача важлива для спеціалістів у сфері НВЧ електроніки, оскільки p-i-n-структури використовуються, зокрема, для комутації потужних електромагнітних полів і у якості захисних пристроїв вхідних трактів радіотехнічних систем. Мета дослідження. Полягає у розробці методології моделювання розподілу концентрації електронно-діркової плазми в активній області плазмових діодів з урахуванням впливу на динаміку носіїв заряду проникаючого в активну область НВЧ випромінювання та розвитку асимптотичних методів розв'язання відповідних сингулярно збурених нелінійних задач. Методика реалізації. Досягнення мети забезпечується застосуванням методів пограничного шару, комплексних амплітуд та класичних аналітико-числових методів розв’язання крайових задач для систем звичайних диференціальних рівнянь. Результати дослідження. Запропоновано узагальнену математичну модель стаціонарного стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-діодів у гідродинамічному наближенні, яка враховує вплив на процеси у плазмі НВЧ випромінювання. Основу моделі складає нелінійна сингулярно збурена крайова задача для системи рівнянь неперервності електронно-діркових струмів та Пуассона. Модельна крайова задача приведена до рекурентної послідовності лінійних крайових задач. Знайдено розв’язки поставленої задачі у вигляді асимтотичних рядів, що містять стаціонарну і нестаціонарну складові. Особливістю запропонованої математичної моделі є те, що вона відображає ефект детектування електромагнітної НВЧ ТЕ-подібної хвилі на неоднорідності розподілу концентрації носіїв заряду у активній області p-i-n-діода. Висновки. Розроблено методологію моделювання стаціонарного стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-діодів з урахуванням впливу на динаміку носіїв заряду проникаючого в активну область НВЧ випромінювання.
Keywords
