Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
величину у больше, чем 40 е-1, однако из-за статистического распределения
примеси и -влияния -сопротивления поверхностного заряда .можно ожидать -
много меньшие значения величины у (Л. 46].
Для обращенного диода величина у может быть получена из уравнений (7),
(15а) и (26).
Для U=Ь получаем:
a N* - эффективная концентрация, даваемая уравнением (33). Видно, -что
коэффициент кривизны у зависит -от концентрации примесей по с/бе стороны
р-п перехода -и эффективных масс. Следует отметить, что в
противоположность диодам с барьером Шоттки релич-и-
(46)
(47)
где т* - усредненная эффективная .масса носителей: m*~m*em*hl (m*e+m*h),
на у в данном случае почти нечувствительна к изменению температуры, так -
как параметры >в уравнении 1(47) слабо зависят от темпе ратуры.
¦На рис. 36 дано сравнение теоретических и 'экспериментальны,< значений
величины у щля германиевых .обращенных диодов. Сплошные линии
иллюстрируют уравнение (47), причем m*P=0,2?mo и
Рис. 36. Теоретические и экспериментальные значения величины у. а -
зависимость коэффициента кривизны при комнатной температуре н напряжении,
равном нулю, от концентрации акцепторов в германии (для фиксированной
величины =2 • 1019 см-3) или от концентрации доноров (для фиксированной
величины NA - 1019 см-3). Сплошными линиями представлены результаты
расчета. Точки получены из эксперимента; б - зависимость коэффициента
кривизны от температуры. Сплошная линия - расчет, точки - результат
измерения.
S)
rn*h=f).39mo. Соответствие теории и эксперимента для рассмотренных
значений степени легирования можно считать вполне удовлетворительным. В
заключение следует отметить две интересные особенности величины у Для
обращенных диодов: .значения у ¦могут превышать величину 40 в-1, параметр
у слабо зависит от температуры.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫЕ ДИОДЫ (ЛПД)
1. Введение
Лавинно-пролетные диоды в английской литературе обозначаются сокращенно
IMP ATT, причем сокращение образовано из начальных букв IMPactionization
Avalanche (лавина, образованная ударной ионизацией) и Transit Time
(пролетное время). В лавинно-пролетных диодах для 'получения
отрицательного сопротивления в СВЧ-диапазоне используются ударная
ионизация в полупроводниковых структурах и пролетные эффекты. (В режиме
ЛПД р-п переход может работать при условии, что на него подано обратное
смещение,
а)
50
ООх.
30
го
сгтг
тг
-1-
'to1
80 °С
достаточное для развития лавинного пробоя, и что он помещен в
микроволновой резонатор. В настоящее время ЛПД является одим из наиболее
мощных полупроводниковых источников энергии в диапазоне срехвысоких
частот.
Отрицательное сопротивление, возникающее в результате пролетных эффектов
в полупроводниковых диодах, впервые рассмотрено Шокли [Л. 1]. В 1958 г.
Ридом в [Л. 2] предложена конструкция высокочастотного,
полупроводникового диода, состоящего из слоя умножения, расположенного у
одной из сторон относительно высокоомной области, служащей пространством
дрейфа для генерированных носителей (т. е. p+-ti-i-ti+ или n+-p-i-p+).
Первые экспериментальные результаты по получению 'генерации в режиме ЛПД
были сообщены в 1965 .г. 1[Л. 3J Джонстоном, Де-Лоучем и Качеиом, однако
это были простые р-п переходы *. Вскоре появилась сообщение Ли и др. 1[Л.
4] о первых ЛПД с ридовской структурой. Эти результаты говорят о том, что
наряду со структурой с особым распределением примесей, предложенной
Ридом, имеются обширные классы структур, обладающих отрицательным
сопротивлением благодаря своим лавинно-пролетным свойствам. Из малосиг-
нальиой теории, развитой Мисава (Л. 5], следует также, что отрицательным
сопротивлением типа ЛПД могут обладать плоскостные р-п переходы с любым
профилем распределения примесей.
Как видно из самого названия 'ЛПД, работа лавинно-пролетных диодов
включает в себя взаимодействие между двумя физическими явлениями: ударной
ионизацией и пролетными эффектами заряженных носителей тока. iB рамках
малосигнального анализа при подаче на диод, находящийся в режиме
лавинного пробоя, приращения напряжения, имеет место приращение тока,
которое сдвинуто по фазе относительно напряжения благодаря двум эффектам:
после воздействия на диод приращения напряжения количество носителей
нарастает до нового уровня с постоянной времени ха\ эффект на внешних
зажимах, т. е. внешний наведенный ток, еще более запаздывает из-за
времени пролета тt, в течение которого носители собираются на электродах.
Когда полное запаздывание тока превосходит четверть периода, синфазная
компонента тока становится отрицательной, т. е. имеет место отрицательная
проводимость, и при включении в подходящую схему прибор может работать
как автогенератор.
ЭДисава (Л. 5] рассмотрел случай диода с постоянным умножением в запорном
слое толщиной W и площадью А, т. е. такого диода, в котором ударная
ионизация рождает носители с постоянной скоростью ,по всей активной
области. Такой диод может быть описан с помощью эквивалентной схемы,
