[拼音]：dianzi zhuanyi qijian

[外文]：transferred electron device

基于Ⅲ－Ⅴ族化合物半導(dǎo)體中電子在導(dǎo)帶中從主能谷轉(zhuǎn)移到子能谷而產(chǎn)生負(fù)微分遷移率而制成的實(shí)用性器件，又稱耿氏效應(yīng)器件或體效應(yīng)器件。

1961～1962年，英國(guó)B.K.里德利、T.B.沃特金斯和美國(guó)C.希爾薩姆等提出“電子轉(zhuǎn)移”的概念和機(jī)理。他們提出在半導(dǎo)體導(dǎo)帶中存在著“多能谷”機(jī)理，當(dāng)外加電場(chǎng)增加到一定值時(shí)，電子能足夠快地從低有效質(zhì)量的主能谷轉(zhuǎn)移到高有效質(zhì)量的子能谷，這時(shí)電子的速度(v)與外電場(chǎng)(E)的關(guān)系應(yīng)出現(xiàn)dv/dE＜0的情形(見圖)。他們預(yù)言在GaAs、InAs、GaSb和InSb等半導(dǎo)體中都具有“電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)”所必需的能帶結(jié)構(gòu)。里德利還指出：當(dāng)半導(dǎo)體樣品上出現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)而產(chǎn)生負(fù)微分電導(dǎo)時(shí)，樣品中還會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)的不均勻性而形成“高場(chǎng)疇”。高場(chǎng)疇由空間電荷偶極層組成，沿電子漂移的方向運(yùn)動(dòng)，在陽(yáng)極上消失，然后在陰極上又形成新的疇。1963年J.B.耿在研究半導(dǎo)體GaAs 的高場(chǎng)特性時(shí)觀察到電流-電壓特性的不規(guī)則振蕩現(xiàn)象，其頻率高達(dá)幾千兆赫。經(jīng)過(guò)精密的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這種現(xiàn)象就是前面所述的電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中還觀察到高場(chǎng)疇的運(yùn)動(dòng)。因此，電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)又稱耿氏效應(yīng)。耿為此獲得諾貝爾獎(jiǎng)金物理學(xué)獎(jiǎng)。

經(jīng)理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，要產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)必須滿足下列條件：

（1）半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)至少必須有兩個(gè)能谷，其能量差必須大于幾個(gè)κT，以滿足室溫下全部電子處于主能谷中；

（2）電子在主能谷中必須具有高遷移率、低有效質(zhì)量和低能態(tài)密度，而在子能谷中電子則具有低遷移率、高有效質(zhì)量和高能態(tài)密度；

（3）能谷間的能量差應(yīng)小于禁帶寬度，以防止電子轉(zhuǎn)移開始之前發(fā)生跨越禁帶的碰撞雪崩離化。

不少Ⅲ－Ⅴ族化合物半導(dǎo)體及其多元化合物均能滿足這些條件，具有能產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu)。

電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)及其負(fù)微分電導(dǎo)可以產(chǎn)生微波振蕩和放大，還可用以產(chǎn)生和處理高速脈沖信號(hào)，從而制成各種有用的微波電子轉(zhuǎn)移器件和高速邏輯電路。

電子轉(zhuǎn)移器件具有各種工作模式，如疇渡越模、猝滅模、限累模等，在設(shè)計(jì)具體器件時(shí)須加以考慮。同時(shí)在疇渡越上還須注意和利用靜止疇以及疇雪崩等現(xiàn)象。

中國(guó)在1965年開始研究電子轉(zhuǎn)移器件。這些器件已在微波遙感、通信衛(wèi)星地球站和雷達(dá)等設(shè)備中得到應(yīng)用。

參考書目

1. B.G.博施、R.W.H.恩格爾曼著，林金庭、韓繼鴻、陸茂權(quán)等譯：《耿效應(yīng)電子學(xué)》，國(guó)防工業(yè)出版社，北京，1983。(B. G. Bosch， R. W. H. Engelman，Gunneffect　Electronics， Pitman Pub.，London，1975.)

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標(biāo)簽：電子轉(zhuǎn)移器件

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文章名稱：《電子轉(zhuǎn)移器件》

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