Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
следующим образом (здесь снова используется теория насыщенного домена,
описанная выше). Когда домен покидает катод в момент времени ./=0, ток
катода /с (0 равен току насыщенного домена AqtiaV гт и оставтся равным
этой величине, пока домен не достигнет электрода, размещен-ного в точке
В. В этот момент ток катода становится равным сумме тока нысыщенного
домена и 1е - тока, протекающего через Rg. Ток lg равен напряжению между
точками образца А и В при наличии между ними домена, поделенного на Rg.
После этого ток не меняется, оставаясь равным
Ic(t)=AqnBvrm+Ie (49)
до тех пор, пока домен не достигнет анода и ток не увеличится скачком на
короткое время.'
В работе {JI. 56] сообщалось о трехвыводном приборе, который генерирует
на частотах между 60 Мгц и 2,5 Гец. Структура прибора показана на рис.
33,а. Приборы были изготовлены из арсенид-гал-лиевых диодов с р-п
переходами путем выпиливания канавки на п-стороне с помощью 12-25 мкм
вольфрамовой проволоки на глубину, близкую к обедненному слою р-п
перехода. К генератору прикладывается напряжение смещения между двумя "-
контактами и
А Я
Время, нсек
Рис. 31. Конфигурация образца и форма генерируемого им тока [Л. 55].
h+h
Jo
-/,1
Домен Высокого поля
а)
hW
6
"1 "|
. Р У 1
о г Время б)
Рис. 32. Генератор управляемых импульсов тока (а) и ожидаемая форма тока
генератора (б) [Л. 55].
переменное напряжение - к р-п переходу для управления частотой.
Зависимость частоты колебаний от напряжения на р-п переходе показана на
рис. 33,6. Анализ работы прибора в предположении низкого уровня сигналов
(малосигнальный анализ) показал, что если •волны пространственного
заряда, которые обычно распространяются в RWH-приборах, взаимодействуют с
распределенной емкостью (в данном случае с емкостью р-п перехода), то их
фазовая скорость существенно уменьшается и является функцией общей
шунтирующей емкости. Этим можно объяснить, почему прибор генерирует на
таких низких частотах и почему им можно управлять, смещая р-п переход.
В. Лазеры на RWH-приборах. Излучение объемными приборами, работающими
в режиме с доменом высокого поля, наблюдалось рядом исследователей {Л.
57-59]. По-видимому, это излучение возникает в результате нзлучательной
рекомбинации внутри домеиа высокого поля. В ионизованном полем объемном
арсениде галлия наблюдался и лазерный эффект ([Л. 60]. Прибор был
изготовлен из арсенида галлия я-типа, легированного теллуром до
концентрации около
4 • 1017 см~3. Он был отполирован с двух сторон до толщины 0,1 мм для
получения оптического резонатора. На рис. 34 представлено спектральное
распределение для спонтанного (верхняя кривая) и стимулированного
излучения, где Icr - критический ток, при котором наблюдалась ионизация.
5. Другие приборы на объемных эффектах
1. Термисторы. Термисторы, или сопротивления, чувствительные к
температуре, представляют собой приборы, изготовленные из по
лупроводниковых материалов, сопротивление которых сильно зависит от
температуры {Л. 61]. Термисторы могут быть использованы для измерений
температуры, теплопроводности и излучения и для целей управления,
например в качестве элемент? задержки и для подавления волн.
Рис. 33. Трехвыводной СВЧ-генератор из арсенида галлия.
а - общий вид; 0 - характеристика настройки как функции напряжения
смещения на р-п переходе [Л. 56]. 1 - оловянный контакт; 2 - переход; 3 -
никелевый контакт (управляющий электрод)
На рис. 35,а изображено несколько типичных термисторов, выполненных в
виде бусинки, столбика и диска. На рис. 35,6 показала статическая вольт-
амперная характеристика типичного термистора. Каждый раз, когда ток
изменяется, требуется достаточно большое время для того, чтобы напряжение
на приборе приобрело новое установившееся значение. При достаточно малых
токах рассеиваемая мощность слишком мала, чтобы заметно нагреть
термистор, и закон Ома выполняется. Однако с увеличением тока
рассеиваемая мощность возрастает, температура поднимается, сопротивление
уменьшается я, следовательно, напряжение становится меньше, чем оно
должно было бы быть, если бы сопротивление оставалось постоянным. При
некотором токе 1т напряжение достигает максимальной величины IJm. Далее с
возрастанием тока напряжение падает, и термистор имеет отрицательное
дифференциальное сопротивление.
Для того чтобы вывести зависимость, описывающую статическую вольт-
амперную характеристику, рассмотрим сначала удельное со-
противление прибора, которое рав но (<7(р.пЯ+р.г>р)]~1. Подвижность Ир и
р.тг, концентрация носителей пир являются функциями температуры. Однако
наиболее температурно-чувствительным параметром является концентрация
основных носителей, которая изменяется
Энергия фотона, эв
Рис. 34. Спектральное распре-, деление спонтанного и стимулированного
излучения, полученного с помощью объемного лазера из арсенида галлия [Л.
60].
и, в ит
Ь-.
Рис. 35. Характерные виды термисторов (а), изготовленных й виде бусинки,
