Излагаются основные идеи электроники СВЧ и их современное теоретическое и техническое воплощение. Рассматриваются принципы действия электронных приборов СВЧ, области применения и основные тенденции их развития. С единой точки зрения в рамках линейной самосогласованности и приближенной нелинейной теории проводится достаточно подробный анализ уравнений поля и движения, находятся способы их решения. Анализируются процессы взаимодействия электронов с сверхвысокочастотными полями в лампах бегущей и обратной волны, прямопролетных и отражательных клистронах, в магнетронных усилителях и генераторах, мазерах на циклотронном резонансе, системах с центробежной электростатической фокусировкой, плазменных системах и других приборах. Значительная часть монографии основана на оригинальных работах авторов. Приводятся формулы, графики и порядок величин параметров. Кратко описывается конструкция приборов. Книга предназначается для специалистов, работающих в различных областях физики, электроники и радиотехники, желающих ознакомиться с быстро развивающейся областью техники, а также для студентов, аспирантов, научных работников соответствующих специальностей, желающих углубить свои знания в области физики явлений, происходящих в приборах СВЧ.

Рассмотрены различные типы вакуумных и плазменных приборов физической электроники, особенности их работы и основные характеристики. Последовательно описаны принципы и физические основы работы приборов с сосредоточенным (пролетные и отражательные клистроны, триоды) и распределенным (ЛБВ, ЛОВ, приборы М-типа) взаимодействием. Рассмотрены физические основы использования плазмы для генерирования и усиления СВЧ-колебаний, а также основные принципы работы плазменных приборов. Для студентов, аспирантов, инженеров и научных работников, специализирующихся в области СВЧ-техники и разработки приборов физической электроники.

В учебном пособии представлены основы теории и радиофизический практикум по технике и электронике СВЧ традиционных электровакуумных резонансных и нерезонансных приборов с длительным и кратковременным взаимодействием. В первой главе изложены основы теории электровакуумных приборов. В последующих главах приведена теория отдельных приборов и дано описание лабораторных работ. Рассмотрены такие приборы: клистрон, лампа бегущей волны, лампа обратной волны, генератор дифракционного излучения, магнетрон. Отдельно рассмотрена периодическая структура типа гребенки в волноводе, представлена ее теория и дано описание лабораторной работы по измерению дисперсии. Учебное пособие предназначено для студентов физических и радиофизических специальностей высших учебных заведений, аспирантов и преподавателей.

В настоящий сборник вошли лекции, посвященные анализу некоторых нестационарных явлений в электродинамике и электронике, в частности обсуждаются вопросы распространения импульсов в пассивных и активных средах, а также вопросы нелинейной теории установления колебаний в ЛОВМ. Кроме того, в сборник включены лекции и оригинальные доклады по электронике лучевых приборов типа-М и возбуждению электронными потоками волноведущих систем с импедансной границей.

В учебном пособии описываются процессы группирования в электронных пучках, волны пространственного заряда и их взаимодействия с электромагнитными волнами. Рассматривается работа электронных приборов с сосредоточенным взаимодействием (клистронов, триодов, гироприборов) и с распределенным взаимодействием (ЛБВ, ЛОВ, приборов типа М, электронно-волновых приборов). Исследуются полупроводниковые приборы: работающие на основе контактных явлений и ОДП (диоды, транзисторы, ЛПД, диоды Ганна), полупроводниковые приборы СВЧ на бегущих волнах, а также особенности их конструкций и применения. Особое внимание уделяется вопросам создания гибридно-интегральных схем СВЧ. Для студентов, обучающихся по специальности "Радиофизика и электроника".

Рекомендовано к изданию Научно-техническим советом Всероссийского электротехнического института (ВЭИ - филиал Федерального государственного унитарного предприятия "Российский Федеральный Ядерный Центр - ВНИИТФ").Автор - Завьялов Михаил Александрович, доктор технических наук, профессор, почетный работник науки и техники Российской Федерации, действительный член Академии электротехнических наук РФ. Область научных интересов - физика пучков заряженных частиц, физика плазмы, вакуумная и плазменная электроника.

Изложены физические основы электронных и квантовых приборов СВЧ и квантовых приборов оптического диапазона, их основные характеристики и параметры, определяющие области применения этих приборов. Рассмотрены пролетные и отражательные клистроны, лампы бегущей и обратной волны, многорезонаторные магнетроны, квантовые парамагнитные усилители, оптические квантовые генераторы, квантовые стандарты частоты и другие приборы.

В учебнике изложены физические основы электронных СВЧ приборов и квантовых приборов СВЧ и оптического диапазона. Рассмотрены принципы действия, основные характеристики и параметры пролетных и отражательных клистронов, ламп с бегущей и обратной волной, приборов магнетронного типа, полупроводниковых СВЧ-приборов, квантовых парамагнитных усилителей (мазеров), квантовых стандартов частоты и лазеров. Учебник предназначен для студентов радиотехнических специальностей вузов.

В настоящий сборник вошли лекции, посвященные теории ЛБВ типа О и оптимизации выходных параметров приборов данного класса.

Во втором томе книги «Нестационарные и хаотические процессы» рассмотрены такие современные области исследования в радиофизике, электронике и нелинейной динамике как разработка новых принципов генерации хаотических сигналов СВЧ-диапазона и создание на их основе источников широкополосных шумоподобных сигналов для современных информационно-телекоммуникационных систем, различные методы управления хаотическими колебаниями в пучково-плазменных системах, синхронизация (в том числе и хаотическая) в приборах электроники сверхвысоких частот, нелинейные волновые процессы в системах с магнитостатическими волнами и при распространении волновых пучков. Для физиков различных специальностей, интересующихся процессами взаимодействия электронов с электромагнитными полями, для научных работников, аспирантов и инженеров, проводящих исследования в области вакуумной СВЧ электроники, радиофизики, радиотехники и физики плазмы. Она может быть полезна студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Сборник содержит курс лекций по теоретическому анализу нелинейных процессов в мощных многорезонаторных клистронах и вопросам оптимизации их параметров.

В монографии рассмотрены вопросы ускорительной техники и физики сильноточных электронных пучков применительно к проблеме получения сверхмощного когерентного электромагнитного излучения. Описаны принципы построения релятивистских СВЧ-генераторов. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований многоволновых генераторов с уровнем мощности более 10 ГВт.Книга адресуется специалистам в области радиоэлектроники, ускорительной техники, релятивистской высокочастотной электроники, физики плазмы.

Нелинейная динамика процессов взаимодействия электронных потоков с электромагнитными полями электродинамических систем является достаточно широкой и многоплановой областью исследований в современной физике. В этой области в последние годы получен ряд фундаментальных результатов, относящихся как к новым механизмам излучения релятивистских электронных потоков, так и к новым явлениям, сопровождающим взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями. Новые явления и механизмы могут быть успешно использованы при создании усилителей и генераторов электромагнитного излучения с уникальными характеристиками. Первый том посвящен стационарным процессам, для которых математические модели наиболее проработаны и математически обоснованы. Полученные для стационарных режимов результаты имеют широкий спектр и представляются интересными как с научной, так и с прикладной точек зрения. Книги рассчитаны на специалистов в области СВЧ электроники и нелинейной динамики, а также на аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.

Сборник целиком посвящен гирорезонансным СВЧ приборам и приборам ультрарелятивистской электроники.

Настоящий небольшой курс лекций посвящен изложению результатов поиска и исследования новых путей повышения эффективности лучевых приборов магнетронного типа, включая анализ побочных колебаний и способов их подавления. Значительное место уделено изложению разработанных теоретических методов исследования физических процессов и расчета выходных характеристик лучевых приборов магнетронного типа. Курс целиком основан на оригинальных работах авторов.

В книге рассматриваются волноводы, полые резонаторы, замедляющие системы и другие элементы техники сверхвысоких частот. Основное внимание уделено системам, находящим применение в современной электронике СВЧ. Книга может быть полезна также студентам радиотехнических и политехнических вузов и инженерно-техническому персоналу промышленности и научно-исследовательских учреждений.

Учебник-монография по актуальному направлению на стыке «классической» вакуумной электроники и нанотехнологий. Наряду с теоретическими моделями особенно подробно даны сведения об экспериментальной технике для исследований, технологиях изготовления эмиттеров и различных конструкциях автокатодов. Подробно изложены результаты исследований и применения новых наноматериалов и углеродных нанотрубок для создания автокатодов и электронных пушек на их основе. Рассмотрены применения автокатодов в новых источниках света и плоских дисплеях, СВЧ приборах и рентгеновских трубках. Для студентов старших курсов и преподавателей, инженеров-разработчиков в различных областях прикладной физики и электроники.

Излагаются новые результаты разработок и исследований современных электронных СВЧ-генераторов и усилителей - пролетных клистронов, ламп бегущей и обратной волны, приборов магнетронного типа и гиротронов. Описываются оригинальные работы по созданию генераторов шумовых и квазишумовых излучений и приборов вакуумной микроэлектроники. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития приборов сверхвысокочастотной электроники. Для научных работников й специалистов в области расчета, моделирования, конструирования и применения приборов СВЧ-электроники, а также для инженерно-технических работников радиолокации, связи, телевидения, медицины и промышленной электроники. Полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов высших учебных заведений.

Совокупность обзоров, включенных в данный сборник, рассчитана на то, чтобы осветить основные аспекты проблемы преобразования энергии интенсивных релятивистских электронных потоков в когерентное электромагнитное излучение. Обзоры содержат описание элементарных физических процессов в высокочастотных релятивистских генераторах и усилителях, основы строгой (линейной и нелинейной) теории и результаты экспериментального исследования таких приборов.Книга может оказаться интересной для широкого круга специалистов, исследующих взаимодействие электромагнитных волн с классическими ансамлбями заряженных частиц, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Рассмотрены физические принципы работы наиболее важных классов современных полупроводниковых приборов: диодов, биполярных и полевых транзисторов, тиристоров, СВЧ приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением (диодов Ганна, лавинно-пролетных и инжекционно-пролетных диодов), приборов с зарядовой связью, оптоэлектронных приборов (фотоприемников, светодиодов, инжекционных лазеров и др.). Выведены основные теоретические соотношения, определяющие характеристики этих приборов. Большое внимание уделено описанию особенностей современных быстродействующих приборов с субмикронными и нанометровыми размерами, в том числе приборов, в работе которых используются гетеропереходы, квантовые ямы и квантовые точки. Помимо этого, в книге рассмотрены основы планарной технологии, описаны возникшие в последнее время технологические проблемы и указаны перспективные пути их решения. Для студентов старших курсов, аспирантов и научных сотрудников, работающих в области физики полупроводников.

Излагаются результаты новых разработок и исследований радиоэлектронных устройств на базе вакуумных и твердотельных СВЧ-приборов - усилительных клистронов, ламп бегущей волны, полевых и биполярных СВЧ-транзисторов и полупроводниковых СВЧ-диодов различных типов. Приводятся новые результаты исследований устройств и систем, использующих источники шумовых и квазишумовых колебаний. Обсуждаются тенденции и перспективы развития СВЧ-устройств локации, навигации, управления и связи. Для специалистов в области расчета, моделирования, конструирования и применения приборов, устройств и систем, использующих достижения СВЧ-электроники, а также для инженерно-технических работников связи, телевидения, медицины и промышленной электроники. Полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов высших учебных заведений.

Излагаются результаты новых разработок и исследований радиоэлектронных устройств на базе вакуумных и твердотельных СВЧ-приборов - усилительных клистронов, ламп бегущей волны, полевых и биполярных СВЧ-транзисторов и полупроводниковых СВЧ-диодов различных типов. Приводятся новые результаты исследований устройств и систем, использующих источники шумовых и квазишумовых колебаний. Обсуждаются тенденции и перспективы развития СВЧ-устройств локации, навигации, управления и связи. Для специалистов в области расчета, моделирования, конструирования и применения приборов, устройств и систем, использующих достижения СВЧ-электроники, а также для инженерно-технических работников связи, телевидения, медицины и промышленной электроники. Полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов высших учебных заведений.

В книге изложены теория работы, конструкции и основы расчета электровакуумных приборов, а также связь параметров и конструкций приборов с важнейшими схемами и условиями их применения. Изложение материала в книге предполагает наличие у читателей математической, физической и общетехнической подготовки в объеме соответствующих программ электровакуумных техникумов.Книга предназначена в качестве учебного пособия по курсу "Электровакуумные приборы и основы их проектирования" для учащихся техникумов электронных приборов. Она может быть полезной в качестве пособия для работников, соприкасающихся с вопросами устройства, работы, расчета и применения электронных приборов, а также для студентов соответствующих специальностей высших учебных заведений.

Целью учебного пособия является обучение читателя основам теории СВЧ и проектирования микроволновых устройств. В пособии представлены основы электродинамики для расчета и проектирования микроволновых устройств. Для иллюстрации материала приведен ряд примеров решения задач проектирования СВЧ устройств. Подробно рассмотрены наиболее важные этапы расчета основных функциональных узлов конструкций пассивных СВЧ устройств. Учебное пособие ориентировано на читателя, имеющего базовые знания в области радиотехники и электроники. Может быть использовано в качестве справочного пособия студентами старших курсов технических вузов и инженерами при проведении расчетно-конструкторских работ.

В книге обозначены и насколько возможно полно раскрыты современные тенденции и подходы в разработке СВЧ плазмохимического оборудования и нанотехнологий на его основе. Излагаются математическая теория диффузионных процессов и основы теории плазмы газового разряда в магнитном поле, описаны применяемые методы решения стохастических дифференциальных уравнений и уравнений Фоккера-Планка-Колмогорова. Даны обобщение и системное изложение опыта и результатов по разработке физико-технических основ новых типов микроволновых плазменных устройств. Приведены результаты практического использования разработанных микроволновых источников плазмы. Материалы книги могут быть задействованы в учебном процессе в качестве спецкурсов или спецсеминаров для студентов вузов соответствующего профиля.

В пособии, представляющем собой курс лекций, рассмотрены основы динамики заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, физические процессы, происходящие при генерации и транспортировке интенсивных электронных пучков, вопросы магнитной изоляции высоковольтных вакуумных промежутков и передающих линий. Затрагиваются вопросы практического применения сильноточных электронных пучков. Пособие предназначено для магистрантов, обучающихся по специальностям «Микроволновая электроника», «Физическая электроника». Оно может быть полезно аспирантам, преподавателям высшей школы и другим специалистам, работающим в области сильноточной электроники и мощной СВЧ-электроники.

В книге рассмотрены теория усилителей мощности на лампах и транзисторах и принципы построения схем каскадов высокой частоты в разных диапазонах. Развита теория режимов, генераторов, систем модуляции, фильтрации гармоник, автогенераторов, стабилизации частоты диапазонных возбудителей и других вопросов на основе современных достижений в области теории и техники радиопередающих устройств. Излагаются вопросы, относящиеся к телевизионным передатчикам, радиорелейной и космической связи. Книга рассчитана на студентов вузов связи, а также может быть полезной для радиоинженеров.

Курс "Приборы СВЧ", представляющий собой второй том книги "Теория, основы расчета и проектирования электронных приборов", является учебником по соответствующему курсу для специальности 0611 - Электронные приборы.Последовательно рассматриваются лампы с электростатическим управлением током, пролетные и отражательные клистроны, лампы бегущей и обратной волны и, наконец, приборы со скрещенными полями: магнетроны, платинотроны и лампы бегущей и обратной волны типа М. Этот материал разбит при рассмотрении приборов каждого класса на три последовательных раздела: принципы действия, теория и расчет физических процессов и в заключение особенности конструкций и методы проектирования.Книга включает теоретические материалы, содержащие оригинальные исследования автора, а также изложение работ П. Л. Капицы, Л. А. Вайнштейна и Дж. Е. Роу.Курс предназначен для студентов вузов. Он может быть также полезен для аспирантов и разработчиков приборов.

Настоящее издание - второй выпуск книги «Нанотехнологии в электронике», вышедшей несколько лет назад. Каждую из частей книги представляет группа авторов, активно развивающих данное направление в Национальном исследовательском университете «МИЭТ». Коллектив авторов старался осуществить частичную преемственность материала, содержащегося в первом выпуске, однако структура книги существенно изменилась: группировка статей по условным разделам (теоретико-экспериментальные работы, методы исследований, технологии, приборы и устройства) представляется более правильной с точки зрения понимания общего направления работ в МИЭТ. Каждая из работ представляет собой законченный научный труд обзорного или обобщающего характера, либо является частью оригинальных исследований, полученных в последние 3-5 лет. Книга представляет интерес для специалистов, аспирантов и студентов, работающих в области нанотехнологии и смежных областях.

В сборник включены тезисы докладов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных работ по исследованию эмиссии, формированию и транспортировке интенсивных импульсных потоков электронов и ионов, импульсным сильноточным ускорителям электронов и ионов, а также по применению импульсных сильноточных ускорителей заряженных частиц в технологии, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1982 г.). В сборнике также отражены результаты исследований по эмиссии заряженных частиц из стационарной и квазистационарной плазмы и созданию источников заряженных частиц, а также результаты по исследованию быстрого сжатия полых плазменных оболочек и формированию плазменного канала в сильноточном диоде.

В сборник включены тезисы докладов, отражающие результаты теоретических и экспериментальных работ по исследованию эмиссии, формированию и транспортировке интенсивных импульсных потоков электронов и ионов, импульсным сильноточным ускорителям электронов и ионов, а также по применению импульсных сильноточных ускорителей заряженных частиц в технологии, выполненных за два года с момента проведения предыдущего симпозиума (Новосибирск, 1982 г.). В сборнике также отражены результаты исследований по эмиссии заряженных частиц из стационарной и квазистационарной плазмы и созданию источников заряженных частиц, а также результаты по исследованию быстрого сжатия полых плазменных оболочек и формированию плазменного канала в сильноточном диоде.

Монография посвящена одному из бурно развивающихся направлений современной радиофизики и электроники — электронно-волновым системам миллиметрового диапазона. В первом томе сформулированы основные уравнения многомерного нестационарного нелинейного взаимодействия релятивистского электронного потока с резонансными и нерезонансными электронно-волновыми системами. Изложены методы их исследования. Определены энергетические и частотные характеристики таких систем с отрезками периодических структур на основе решения краевых задач электродинамики. Проведен анализ начальной стадии самовозбуждения колебаний для различных пространственных распределений полей применительно к таким приборам, как резонансная ЛОВ, клинотрон, ледатрон, ладдертрон, оротрон, ГДИ, с различным профилем двухкомпонентного фокусирующего поля (наклонного и однородного с магнитной локальной неоднородностью) для нерелятивистских и релятивистских электронных потоков. Монография рассчитана на научных специалистов, работающих в области электроники СВЧ и миллиметровой техники, студентов старших курсов физико-математического профиля, магистров и аспирантов, преподавателей радиофизических специальностей высших учебных заведений.

Эта книга (комбинация монографии и учебного пособия) написана известным американским специалистом по сильноточным пучкам и плазме и представляет собой первое систематическое изложение основ физики сильноточных электронных и ионных пучков. Наряду с теорией рассматриваются результаты и методика основополагающих экспериментов, а также ряд важных приложений. Качественный анализ физики явлений хорошо сбалансирован с их математическим описанием. Каждая глава снабжена задачами, повышающими эффективность книги как учебного пособия.Предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, занимающихся физикой сильноточных пучков, мощной релятивистской СВЧ-электроникой, физикой плазмы и вопросами осуществления управляемого термоядерного синтеза на пучках зараженных частиц. Как справочник принесет несомненную пользу и опытным исследователям.

В книге представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований релятивистских магнетронов, проведенных в России и за рубежом, в том числе и автором монографии, за период с 1976 по 2012 гг. Описаны конструкции приборов, принцип действия, отличия от классических аналогов. Подробно обсуждаются проблемы генерации СВЧ-импульсов сверхбольшой мощности, получаемых в релятивистских магнетронах при использовании в качестве источников питания сильноточных электронных и линейных индукционных ускорителей. Приведены основные параметры экспериментальных установок, режимов работы, характеристики СВЧ-излучения. Рассматриваются нетрадиционные возможности управления колебательным процессом в релятивистских магнетронах, его спектром и потоками энергии за счет введения в резонансную систему управляющих внешних связей. Книга представляет интерес для научных сотрудников и инженеров, занимающихся исследованиями в области СВЧ-электроники и ускорительной техники.

В монографии приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований релятивистских магнетронных СВЧ-генераторов за период с 1976 по 2009 г., проведенных в России и за рубежом, в том числе и авторами монографии. Описаны конструкции генераторов, принцип действия, отличия от классических аналогов. Подробно обсуждаются проблемы генерации СВЧ-импульсов сверхбольшой мощности, получаемой в релятивистских магнетронах при использовании в качестве источников питания сильноточных электронных ускорителей и линейных индукционных ускорителей. Приведены основные параметры экспериментальных установок, режимов работы, характеристики СВЧ-излучения. Обсуждаются нетрадиционные возможности управления колебательным процессом в релятивистских магнетронах, его спектром и потоками энергии за счет введения в резонансную систему управляющих внешних связей. Монография представляет интерес для научных сотрудников и разработчиков, занимающихся исследованиями в области СВЧ-электроники и ускорительной техники.

В этой книге автор попытался суммировать и обобщить результаты научных исследований и применений весьма разнообразной области физики низкотемпературной плазмы - взаимодействие с плазмой электронных пучков и как следствие этого взаимодействия - пучково-плазменный разряд. Обзор будет полезен как введение в эту область для студентов и аспирантов, специализирующихся по физике плазмы, а также для других специалистов в различных областях физики и техники.В книге использованы материалы работы, выполненные по гос. заданию ИРЭ РАН.

Книга представляет собой учебное пособие по физическим основам и технологии транзисторов на широкозонных полупроводниках. Рассмотрены свойства двумерного электронного газа и физика гетеропереходов, в основном типа AlGaN/GaN. Дан обзор структур транзисторов на основе широкозонного полупроводника GaN. Рассмотрены структуры транзисторов на алмазе и карбиде кремния. Рассмотрены свойства подложек из сапфира, карбида кремния и других материалов, применяющихся для создания гетероструктур. Детально проанализированы методы изготовления гетеропереходов при использовании эпитаксии из металло-органических соединений и молекулярно-лучевой эпитаксии. Рассмотрены требования к омическим контактам и барьерам Шоттки, при использовании которых создаются гетероэпитаксиальные полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов в канале (НЕМТ). Рассмотрена технология транзисторов на алмазе. Дан детальный обзор методов контроля технологических процессов, применяющихся при изготовлении транзисторов. Рассмотрены методы измерения основных параметров СВЧ транзисторов и методы контроля надежности транзисторов. Книга предназначена для студентов, обучающихся по профилю 210100 «Электроника и наноэлектроника». Книга будет полезна также магистрам, аспирантам, инженерам и научным работникам, специализирующимся в области разработки и применения изделий твердотельной электроники.