Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 76

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 145 >> Следующая

няется равенство ydom = vr в широком диапазоне vr, в котором применимо
правило равных площадей.
Теперь рассмотрим некоторые характеристики домена высокого поля. Если
диполь не находится в контакте с каким-нибудь электродом, ток прибора
зависит от напряженности электрического поля вне домена S'/.
J = qn0v(&r). (34)
Поэтому при заданной концентрации п0 поле вне домена определяет плотность
тока J. Избыточное напряжение на диполе можно найти следующим образом:
оо
v,x = j \s (X) - 8Л dx. (35)
-ОО
Результаты вычисления интеграла (35) на ЭВМ для различных значений
концентрации носителей и напряженности поля вне домена приведены на рис.
19 [32]. Эти кривые можно использовать для определения поля вне домена &г
в образце длиной L с концентрацией примеси п0 при напряжении смещения V,
если учесть, что одновременно с уравнением (35) должно выполняться
равенство
Vex -V - LS г. (36)
Прямая линия, определяемая этим уравнением, называется приборной прямой.
Для частного случая L ~ 25 мкм и V = 10 В она нанесена штрихами на рис.
19. Если V/L> S't, то пересечение приборной прямой с зависимостью (35)
однозначно определяет <^г и, следовательно, ток прибора. Наклон
приборной прямой задается величиной L, а точка пересечения,
соответствующая б"г,
может смещаться при изменении постоянного напряжения V'.
Приборы на эффекте междолинного перехода электронов
251
Когда домен достигает анода, ток во внешней цепи возрастает, а
электрическое поле перераспределяется в полупроводнике так, что
образуется новый домен. Частота колебаний тока зависит от скорости
движения домена в образце udom. Если возрастает ydom, то увеличивается
частота, и наоборот. Зависимость ydom от напряжения смещения может быть
легко найдена.
На рис. 20 приведена зависимость ширины домена от избыточного напряжения
[32]. Отметим, что при заданной величине Vex ширина диполя уменьшается с
увеличением концентрации. При бесконечно малом коэффициенте диффузии
домен будет иметь треугольную форму, так как при &г < 8 < 8Аот правая
часть выражения (32) стремится к бесконечности, если D -*¦ 0. Поэтому
левая часть выражения (32) также должна неограниченно возрастать. Это
означает, что п -> 0 в обедненном слое и п -> оо в обогащенном слое.
Напряженность электрического поля линейно уменьшается от cfdom Д° %>г с
расстоянием, а ширина домена равна
d
qn о
dom - &,)•
Избыточное напряжение на домене Vex = (^dom - %т) № =
е8 (&d
от
- &г)2
2 qn0
(37)
(38)
На практике в приборах из арсенида галлия и фосфида индия генерировались
только домены треугольной формы.
Рис. 19. Зависимость избыточного напряжения на домене oi напряженности
электрического поля вне его при различных концентрациях примеси (32].
Напряженность электрического поля вне домена, кВ/см
252
Глава 11
Избыточное напряжение, В
Рис. 20. Зависимость ширины домена от избыточного напряжения при
различных концентрациях примеси [32].
Режим пролета домена может быть реализован, если прибор с величиной
произведения n0L, превышающей критическое значение, включить в
параллельную резонансную цепь (например, в СВЧ-резонатор с высокой
добротностью). В этом режиме домен высокого поля формируется у катода и
движется через образец к аноду. Когда домен достигает анода,
напряженность электрического поля в образце увеличивается до тех пор,
пока не превысит пороговую, и новый диполь образуется у катода. На рис.
21 показаны результаты численного моделирования процесса распространения
домена в приборах из арсенида галлия длиной 100 мкм при концентрации
примеси 5-1014 см-3 (n0L ~ 5-1012 см-2) [33]. Две пространственные
зависимости & (х, t), изображенные соседними кривыми, разделены
промежутком 16т#, где т# - время диэлектрической релаксации (выражение
(9)), равное для данного прибора 1,5 пс. В момент исчезновения домена на
аноде происходит увеличение тока во внешней цепи; поэтому зависимость
тока от времени в образце, длина которого значительно превышает ширину
домена, будет иметь резкие "всплески", а не плавную синусоидальную форму.
На рис. 22 показана экспериментальная зависимость тока от времени в
образце длиной 100
Приборы на эффекте междолинного перехода электронов
253
Рис. 21, Численное моделирование процесса распространения возникающего у
катода дипольною слоя в режиме пролета домена. Распределения поля,
изображенные соседними кривыми, соответствуют моментам времени,
разделенным интервалом 24 пс [33],
мкм и с n0L = 3-1013 см-2 [34]. Очевидно, что для получения формы
колебаний, близкой к синусоидальной, следует уменьшать длину образца (что
приведет к увеличению частоты) или увеличивать ширину домена. Из рис. 20
видно, что ширина домена растет при уменьшении концентрации примеси п0. В
общем случае, уменьшая величину произведения n0L, можно получить форму
колебаний, более близкую к синусоидальной. На рис. 23 приведены
распределения напряженности электрического поля в образце длиной 35 мкм в
четыре различных момента в течение одного СВЧ-периода, а также профиль
Предыдущая << 1 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed