Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
необходимо, чтобы в течение одного СВЧ-периода объемный заряд не успевал
заметно возрасти, а обогащенный слой, наоборот, успел полностью
разрушиться. Поэтому %R (выражение (9)), соответствующее отрицательной
дифференциальной подвижности, должно быть больше по абсолютной величине,
чем СВЧ-период, а т^, соответствующее положительной дифференциальной
подвижности, должно быть меньше. Эти требования можно записать в виде
неравенств [38]
где - положительная дифференциальная подвижность при малых напряженностях
электрического поля, а - средняя отрицательная дифференциальная
подвижность при полях, больших порогового. Для GaAs и InP получаем
Интересно отметить, что режим с разрушением нескольких доменов можно
реализовать и в образце с флюктуациями примесной концентрации в некотором
диапазоне значений tijf. Работающие в этом режиме приборы пригодны для
генерации коротких импульсов большой мощности, поскольку можно
использовать диоды большой длины (непролетная мода), для которых
затруднен теплоотвод. Однако максимальная рабочая частота приборов,
работающих в данном режиме, существенно ниже, чем приборов, работающих в
пролетном режиме. Это связано с тем, что релаксация энергии электронов в
основном минимуме зоны проводимости происходит достаточно медленно, что
приводит к большим временам рассасывания домена. Из результатов
численного моделирования на ЭВМ следует, что при генерации в непрерывном
режиме максимальное время, в течение которого прибор на основе GaAs
должен находиться при допороговом смещении, составляет ~20 пс; это
ограничивает верхний предел рабочих частот величиной ~20 ГГц [39, 40].
Ожидается, что приборы из фосфида индия будут иметь более высокий верхний
предел.
11.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ НА ЭФФЕКТЕ МЕЖДОЛИННОГО ПЕРЕХОДА ЭЛЕКТРОНОВ
11,4.1. Катодные контакты
44 / ^ <7|ц_| *
(39)
104 < njf < 105 с/см3.
(40)
Для изготовления приборов на эффекте междолинного перехода электронов
необходимы чрезвычайно чистые и однородные полупроводниковые материалы с
низкой концентрацией глубоких
•258
Глава 11
Г'
п л *
^Псблозкка из Метал
Очистка
>
реактора
лызация
Подложка с омическими контактами <------------
Очистка
Распайка
контактов
Герметизация корпуса t-\ I <---------------------
К контрольно-измерительной аппаратуре
is
S S
15
U' yJ iri bplA / / / b//onv 14 tl ikifJLC 11/4U\J
Рис. 26. Основные стадии процесса изготовления приборов на эффекте
междолинного перехода электронов [41].
донорных уровней и ловушек, особенно для приборов, работающих в режиме с
рассасыванием объемного заряда. Первые приборы изготавливались из
арсенида галлия и фосфида индия со сплавными омическими контактами. В
настоящее время для этих целей используются эпитаксиальные слои,
наносимые на п+ -подложку методами эпитаксии из газовой и жидкой фаз или
методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Типичный диапазон донорных
концентраций составляет 1014-101в см-3, а длин прибора - от нескольких
микрометров до нескольких сотен микрометров. Основные стадии процесса
изготовления такого прибора на эпитаксиальном арсениде галлия п+-п-п+-
типа показаны на рис. 26 [41 ]. Кристаллы с приборами на эффекте
междолинного перехода электронов монтируются в корпуса, которые, как и
теплоотводы, аналогичны корпусам для ЛПД, описанным в гл. 10. Некоторые
высокомощные приборы изготовляются при помощи селективной металлизации
или травления мезаструктур.
Для улучшения характеристик прибора вместо омических п+-контактов
применяют контакты с ограниченной инжекцией [42-441. При использовании
таких контактов можно реализовать ситуации, когда пороговое поле для тока
приблизительно равно пороговой напряженности определяющей начало участка
ОДС. Поэтому поле в полупроводнике может быть однородным. В приборе с
омическими контактами формирование обогащенного слоя или домена
происходит на некотором расстоянии от катода из-за конечного времени
разогрева электронов в основном минимуме зоны проводимости. Ширина
"мертвой зоны" может достигать 1 мкм, что накладывает ограничения на
минимальную
Приборы на эффекте междолинного перехода электронов
259
длину диода и, следовательно, максимальную рабочую частоту. В контактах с
ограниченной инжекцией горячие электроны эмит-тируются из катода, что
приводит к уменьшению ширины "мертвой зоны". Поскольку влияние пролетных
эффектов можно свести к минимуму, отрицательное сопротивление прибора не
будет зависеть от частоты и будет шунтироваться геометрической емкостью
диода. Если к прибору подсоединить индуктивность и достаточно малое
сопротивление, то прибор может генерировать колебания резонансной частоты
в режиме однородного электрического поля. Теоретическая величина к. п. д.
для этого случая найдена в разд. 11.3.1.
Были изучены два класса контактов с ограниченной инжекцией: контакт
Шоттки с малой высотой барьера и двухслойная катодная структура. На рис.
27 приведены характеристики трех катодных контактов. В приборе с
