Ефект Ганна

МIНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Радіофізичний факультет

Кафедра радіоелектроніки

К У Р С О В А Р О Б О Т А

з курсу: “Основи фізики твердого тіла”

на тему: “Ефект Ганна”

Виконав: студент гр. РЕ-01-1

О. Л. Бузмаков

“___”___________2004 p.

Перевірив: ст.викладач

Б.О. Полежаєв

“___”___________ 2004 p.

Дніпропетровськ 2004

Зміст

стр.

1. Реферат …………………………………………………………………....3

2. Вступ …………………………………………………………….………...4

3. Ефект Ганна …………………………………………………….…….…... 5

4. Діод Ганна, генератори Ганна …………………………….….…………14

5. Висновок ………………………………………………………….……... 20

6. Список використаної літератури ………………………………………..21

1. Реферат

Дана робота містить 21 сторінку та складається з 6 розділів: вступу, рефератної частини, теоретичної сторони ефекту Ганна, практичної сторони – діодів та генераторів Ганна, висновку та списку використаної літератури. Також має 14 ілюстрацій (10 рисунків: 4 ескпериментальних графіки, 3 зображення реальних діодів, 7 схематичних зображення) і 10 розрахункових формул.

Діоди Ганна, генератори Ганна, N – подібна ВАХ, негативний опір, арсенид галію, фосфит індію, домен, Дж. Ганн, зонна енергетична структура з двома мінімумами, пікова характеристика I =I (t ).

2. Вступ

У даній роботі розглядаються процеси, що проходять у однорідних напівпровідниках електронного типу провідності при сильних електричних полях. Цей ефект спостерігається в арсеніді галія, фосфиту індію та інших напівпровідниках, де існує два мінімума в енергетичній структурі кристалу. Виникнення негативної частини графіку ВАХ відбувається у результаті різних значень рухливості електронів у двох мнімумах цих матеріалів. На основі цього явища можна конструювати генератори, які можуть працювати на високих частотах від 1 до 50 ГГц , при цьому частота визначається довжиною кристалу. У зв’язку з підвищенною увагою до спектру надвисоких частот електромагнітних хвиль в останні роки, можна сказати, що вивчення цих явищ є досить актуальним.

3. Ефект Ганна

Виникнення негативної диференційної провідності в однорідних напівпровідниках під дією сильного електричного поля.

У сильних електричних полях рухливість носіїв заряду починає залежати від напруженості прикладеного поля: µ = µ (ε). Внаслідок цього статична провідність напівпровідника σ₀ = enµ , що входить у дифиринційний закон Ома (i = enµ ε = σ₀ ε), зберігаючись позитивною, може істотно змінити своє значення із зміною напруженості поля. Залежно від характеру цієї зміни, диференціальна провідність напівпровідника

може виявитися як величиною позитивною, так і негативною.

Перший випадок реалізується тоді, коли із ростом напруженості поля ε рухливість носіїв µ збільшується, так що або зменшується настільки слабко, що хоча , але абсолютне значення , внаслідок чого вираз , зберігає позитивний знак.

Другий випадок реалізується тоді, коли з ростом ε рухливість носіїв заряду µ падає, причому настільки різко, виконується не тільки умова , але й . Тоді вираз , стає негативним, що й приводить до значення меншим за нуль.

У напівпровідниках, зона провідності яких має більше одного мінімуму енергії, електрон з хвильовим вектором k , що відповідає одному з мінімумів, при розсіюванні може виявитися у стані із хвильовим вектором k ' , що належить іншому мінімуму. У результаті такого розсіювання буде мати місце перекидання електронів з одного мінімуму в інший мінімум зони провідності. Такий вид розсіювання одержав назву «міждолинного».

Міждолинне розсіювання носіїв заряду у певних умовах може приводити до виникнення коливань струму із частотою порядку 10¹⁰ Гц при прикладенні до однорідного напівпровідника сильного постійного електричного поля. Це явище, назване ефектом Ганна , уперше спостерігалось на СаАs .

На рис. 3.1 зображена енергетична структура арсеніду галію у напрямку осі <100> . Істотним тут є наявність двох мінімумів А и Б , розділених зазором ΔE =0,36 еВ , в яких ефективні маси електронів різні. В області нижчої долини А електрони легкі, з ефективною масою m *=0,068m ₀ , вони мають високу рухливість [μ₁ ≈ 4000 ч 8000 см ² /(В · с )]. В області високої долини Б електрони важкі з m * = 1,2m ₀ і мають низьку рухливість [μ₁ ≈ 100 см ² /(В · с )]. Щільність станів у верхній долині приблизно в 1500 разів вище, ніж у нижній долині. Під час відсутності зовнішнього поля електрони, що перейшли з донорних рівнів у зону провідності, перебувають у термодинамічній рівновазі із граткою напівпровідника, маючи однакову з ним температуру T ₀ . Вони можуть займати енергетичні рівні як у нижньому, так і у верхньому мінімумах зони. Відповідні концентрації в їхніх мінімумах становлять:

та ,

де - відстань від дна зони провідності (нижнього рівня) до рівня Ф

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать