Кількість електронів, здатних досягти ОДН, істотно залежить від величини напруги, прикладеної до структурі. При малих напругах (менших порогового напруги виникнення генерації) велика частина інжектованих в підкладку електронів не досягає ОПЗ обратносмещенного переходу n - GaAs - підкладка анодного контакту Ме-n + -n-підкладка, а активно захоплюється незаповненими центрами в високоомній підкладці. Крім того, в цьому випадку в ОПЗ переходу n - GaAs - підкладка анодного контакту Ме-n + -n-підкладка ОДН відсутня.
При збільшенні напруги ОПЗ назад усунутого переходу n - GaAs - підкладка анодного контакту розширюється, в ній відбувається збільшення напруженості електричного поля. При досягненні порогового напруги виникнення генерації в ОПЗ цього переходу формується ОДН. Внаслідок розширення ОПЗ зазначеного переходу зменшується ефективна відстань між її правою границею і областю інжекції. Це створює сприятливі умови для екстракції областю просторового заряду назад усунутого переходу n - GaAs - підкладка інжектованих в підкладку електронів, які, потрапляючи в ОДН, формують динамічну неоднорідність електричного поля. Екстраговані електрони, що досягають правої межі ОДН, інтенсивно захоплюються на центри NT -, в результаті чого концентрація вільних електронів поблизу правої межі цієї області зменшується. Це призводить до ще більшого зростання напруженості поля і, як наслідок, до подальшого зменшення концентрації вільних електронів. У той же час поряд з такою областю, ближче до анода, формується область з об'ємним позитивним зарядом, так як приплив електронів до неї з боку катода з області з зниженою концентрацією електронів менше, ніж відтік у бік анода. Оскільки в стаціонарному стані приплив електронів з боку катода відповідає їх відтоку до анода, динамічна неоднорідність електричного поля зміщується в бік анода. При досягненні лівої межі ОДН динамічна неоднорідність руйнується, що супроводжується виникненням коливання струму в ланцюзі структури. Подальше збільшення напруги, прикладеної до структури, призводить до ще більшого розширення ОПЗ, а отже, і ОДН, в результаті чого збільшується час її проходження динамічної неоднорідністю, що призводить до зменшення частоти коливань струму. Оскільки в даному випадку права межа ОДН наближається до області інжекції, зменшення частоти коливань струму супроводжується збільшенням їх амплітуди.
Однорідна засвітка структури призводить до збільшення провідності високоомній підкладки, що зменшує ширину ОПЗ і звужує ОДН, в результаті чого час проходження динамічної неоднорідністю ОДН зменшується. Це призводить до збільшення частоти осциляцій струму. Оскільки права межа ОДН в даному випадку віддаляється від області інжекції, разом зі збільшенням частоти відбувається зменшення амплітуди генерованих коливань.
4. Функціональні властивості
Крім основної функції прямого перетворення світлового сигнала в цифровий, з допомогою пропонованого фотоперетворювача можна отримувати більш широкі функціональні можливості. Наприклад, той факт, що коливання струму виникають при фіксованому пороговому напрузі, дозволяє використовувати такий перетворювач в якості логічного ключа, оскільки на залежності частоти коливань від прикладеної напруги присутні два стійких становища, відповідних логічній одиниці (коливання струму присутні) і логічному нулю (коливання відсутні ). Крім того, в ході експериментальних досліджень спостерігалося таке явище: при перевищенні деякого порога інтенсивності падаючого оптичного випромінювання області видимого і частини ІЧ діапазону відбувається зрив генерації. На рис. 3 наведена характерна для даного випадку залежність частоти коливань від освітленості. Як видно, на даної залежності є два стійких становища, відповідних логічній одиниці (коливання присутні) і логічному нулю (коливання відсутні), перемикання між якими здійснюється засвіченням кінцевої інтенсивності (точки А і B). При цьому положення значення освітленості, відповідні точкам А і В залежать від прикладеної напруги. Все це дозволяє використовувати такий перетворювач в якості оптично-перемикається логічного елемента «НЕ» (інвертора).
Згідно ВАХ на рис. 6, такий перетворювач також може виконувати роль логічного елемента «І», якщо величина напруги кожного з сигналів U i буде задовольняти умові:
,
де U th - порогове напруга, n - кількість сигналів. У такому випадку підсумовування сигналів буде призводити до виникнення генерації, а відсутність одного з них - до зриву.
Аналогічно, виходячи з залежностей f (E v) і f (P) (рис. 9), перетворювач також може виконувати роль логічного елемента «І-НЕ», якщо рівень інтенсивності (потужності) кожного з оптичних сигналів E vi (P i) буде задовольняти умові:
,
де Ev th (Pth) - порог...
