Страница: 4/12
Таким образом, напряжение исчезновения домена оказывается меньше порогового напряжения формирования домена. Как видно из рис.5, вследствие резкой зависимости избыточного напряжения на домене от напряженности поля вне домена поле вне домена и скорость домена мало изменяются при изменении напряжения на диоде. Избыточное напряжение поглощается в основном в домене. Уже при 
скорость домена лишь немного отличается от скорости насыщения и можно приближенно считать 
, а 
, поэтому пролетная частота, как характеристика диода, обычно определяется выражением:
(6)
Длина домена зависит от концентрации донорной примеси, а также от напряжения на диоде и при 
составляет 5–10 мкм. Уменьшение концентрации примеси приводит к расширению домена за счет увеличения обедненного слоя. Формирование домена происходит за конечное время 
и связано с установлением отрицательной дифференциальной проводимости и с нарастанием объемного заряда. Постоянная времени нарастания объемного заряда в режиме малого возмущения равна постоянной диэлектрической релаксации 
и определяется отрицательной дифференциальной подвижностью 
и концентрацией электронов 
. При максимальном значении 
, тогда как время установления ОДП менее 
. Таким образом, время формирования домена определяется в значительной степени процессом перераспределения объемного заряда. Оно зависит от начальной неоднородности поля, уровня легирования и приложенного напряжения.
Рис6. Диод Ганна.
Приближенно считают, что Домен успеет полностью сформироваться за время:
, (7)
где выражено в 
. Говорить о доменных режимах имеет смысл только в том случае, если домен успеет сформироваться за время пролета электронов в образце 
. Отсюда условием существования дипольного домена является 
или 
.
Значение произведения концентрации электронов на длину образца 
называют критическим и обозначают 
. Это значение является границей доменных режимов диода Ганна и режимов с устойчивым распределением электрического поля в однородно легированном образце. При 
домен сильного поля не образуется и образец называют стабильным. При 
возможны различные доменные режимы. Критерий типа справедлив, строго говоря, только для структур, у которых длина активного слоя между катодом и анодом много меньше поперечных размеров: 
(рис.6, а), что соответствует одномерной задаче и характерно для планарных и мезаструктур. У тонкопленочных структур (рис.6, б) эпитаксиальный активный слой GaAs 1 длиной 
может быть расположен между высокоомной подложкой 3 и изолирующей диэлектрической пленкой 2, выполненной, например, из SiO2. Омические анодный и катодный контакты изготовляют методами фотолитографии. Поперечный размер диода 
может быть сравним с его длиной . В этом случае образующиеся при формировании домена объемные заряды создают внутренние электрические поля, имеющие не только продольную компоненту 
, но и поперечную компоненту 
(рис.6, в). Это приводит к уменьшению поля по сравнению с одномерной задачей. При малой толщине активной пленки, когда 
, критерий отсутствия доменной неустойчивости заменяется на условие 
. Для таких структур 
при устойчивом распределении электрического поля может быть больше 
.
Реферат опубликован: 24/03/2009