Область - повышенное сопротивление
Cтраница 2
Вблизи р-п-перехода происходит рекомбинация, - электроны занимают дырки, и количество свободных носителей зарядов в пограничном слое резко уменьшается. Это приводит к увеличению сопротивления пограничных слоев п - и р-гермавия. Область повышенного сопротивления называют запирающим слоем. Оставшиеся нескомпенсированные неподвижные заряды нарушают электрическое равновесие в каждом из кристаллов. [16]
Вследствие этого края зоны проводимости и валентной зоны на o - n - переходе смещаются друг относительно друга, как показано на рисунке. При этом в области перехода возникает потенциальный барьер высотой ик, определяемой контактной ра ностью потенциалов. Наличие контактного поля вызывает перераспределение зарядов, приводя к образованию области, обедненной носителями. Эта область повышенного сопротивления и является запорным слоем, ширина которого совпадает с протяженностью искривления зон. [17]
Следующей разновидностью канального прибора является алькатрон. Конструкция алькатрона определяется стремлением исключить недостатки, присущие текнетрону. Желание уменьшить величину емкости в текнетроне приводит к существенному сужению входного р-п перехода. Длина канала при этом сокращается до минимума. При минимальном сечении канала и малой его длине область повышенного сопротивления оказывается заключенной в очень малом объеме. В то же время практически вся мощность, рассеиваемая текнетроном, рассеивается в области канала. Таким образом, уменьшение геометрических размеров канала приводит к необходимости значительного снижения рассеиваемой мощности. [18]
 |
Зависимость скорости движения электронов в арсениде галлия от напряженности поля в образце.| Распределение электрического поля в образце в эффекте Ганна. [19] |
Рассмотрим подробнее механизм этой неустойчивости на примере классического опыта Ганна. Если полупроводник однороден, то поле одинаково по всей длине. Однако в образце всегда может быть какая-то неоднородность с повышенным сопротивлением. Этой области соответствует повышенная напряженность поля. При равновесном состоянии случайные неоднородности компенсируются ( экранируются) свободными электронами. Когда поле увеличивается, свободные электроны, экранирующие область повышенного сопротивления, уносятся и размеры этой области начинают расти. Это означает накопление в этой области ( а не во всем кристалле) тяжелых электронов и снижение их подвижности, а значит и повышение сопротивления в этой области и возрастание напряженности. Распределение поля становится неоднородным. Образовавшаяся зона с высоким содержанием тяжелых электронов называется электрическим доменом. Под действием приложенного поля домен начинает перемещаться вдоль образца. [20]
При равновесном состоянии случайные неоднородности компенсируются ( экранируются) свободными электронами. Когда поле увеличивается, свободные электроны, экранирующие область повышенного сопротивления, уносятся, и размеры этой области начинают расти. Это означает накопление в этой области ( а не во всем кристалле) тяжелых электронов и снижение их подвижности, а значит, и повышение сопротивления в этой области, и возрастание напряженности. Распределение поля становится неоднородным. Образовавшаяся зона с высоким содержанием тяжелых электронов называется электрическим доменом. Под действием приложенного поля домен начинает перемещаться вдоль образца. Слева и справа от этой области повышенного сопротивления будут двигаться легкие электроны с более высокой скоростью, чем тяжелые. Слева они будут нагонять домен и образовывать область повышенной концентрации электронов - область отрицательного заряда. [21]
Одно из объяснений эффекта Ганна может состоять в следующем. При наложении электрического поля электроны переходят в более высокие энергетические состояния, температура электронного газа повышается. Предположим, что зона проводимости имеет минимумы энергии, лежащие выше абсолютного минимума и имеющие значительно большую эффективную массу, чем в нижнем минимуме, подобно тому, как это изображено на рис. 42 для арсенида галлия. Взаимодействуя с фононами, электроны могут быть переброшены в верхние долины. Так как плотность состояний в верхней долине превосходит плотность состояний нижней долины, то электроны будут накапливаться в верхней долине. Но подвижность электронов верхней долины значительно меньше подвижности нижней долины, поэтому дрейфовая скорость электронов уменьшается, их вклад в проводимость уменьшается, и ток падает. Состояния в верхней долине являются неустойчивыми; электроны, взаимодействуя с фононами, переходят в нижнюю долину, что приводит к росту тока. Периодические колебания наблюдаются обычно в тонких образцах, что связано с механизмом возникновения повышенного сопротивления в полупроводниках. Чем больше напряженность поля, тем сильнее происходит процесс переброса электронов в верхние долины, но чем больше электронов перебрасывается в верхнюю долину, тем больше сопротивление в данной области полупроводника и тем большее напряжение падает на ней, что приводит к уменьшению поля в соседних областях полупроводника. Как показывают наблюдения, области повышенного сопротивления зарождаются у катода и перемещаются к аноду. [22]
Страницы: 1 2