Теория Ридли – Уоткинса – Хилсама - Ridley–Watkins–Hilsum theory

В физика твердого тела то Теория Ридли – Уоткинса – Хилсама (RWH) объясняет механизм, с помощью которого дифференциал отрицательное сопротивление разрабатывается в объемном твердом состоянии полупроводник материала при приложении напряжения к зажимам образца.[1] Это теория, лежащая в основе работы Диод Ганна а также ряд других полупроводниковых приборов СВЧ, которые используются практически в электронные генераторы производить микроволновая печь мощность. Он назван в честь британских физиков. Брайан Ридли,[2] Том Уоткинс и Кирилл Хилсум который написал теоретические статьи об эффекте в 1961 г.

Осцилляции отрицательного сопротивления в объемных полупроводниках наблюдались в лаборатории Дж. Б. Ганн в 1962 г.,[3] и поэтому были названы «эффектом Ганна», но физики Герберт Кремер указал в 1964 году, что наблюдения Ганна можно объяснить теорией RWH.[4]

По сути, механизм RWH - это перенос электронов проводимости в полупроводнике с высокой мобильность долина к малоподвижным и высокоэнергетическим спутниковым долинам. Это явление можно наблюдать только в материалах, которые имеют такую диапазон энергии конструкции.

Обычно в проводнике увеличивается электрическое поле вызывает более высокий заряд перевозчик (обычно электрон) скорости и приводит к более высокому току в соответствии с Закон Ома. Однако в многодолинном полупроводнике более высокая энергия может подтолкнуть носители к более высокому энергетическому состоянию, где они фактически имеют более высокое эффективная масса и таким образом замедлиться. Фактически, скорости носителей и ток падают с увеличением напряжения. Во время этого переноса в материале наблюдается уменьшение тока, то есть отрицательное дифференциальное сопротивление. При более высоких напряжениях нормальное возрастание тока в зависимости от напряжения возобновляется, как только основная масса носителей переходит в долину с более высокой массой энергии. Следовательно, отрицательное сопротивление возникает только в ограниченном диапазоне напряжений.

Типа полупроводниковых материалов, удовлетворяющих этим условиям, арсенид галлия (GaAs) является наиболее широко используемым. Однако механизмы RWH также можно наблюдать в фосфид индия (InP), теллурид кадмия (CdTe), селенид цинка (ZnSe) и арсенид индия (InAs) под гидростатическим или одноосным давлением.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Б.К. Ридли; Т. Уоткинс (1961). «Возможность отрицательных эффектов сопротивления в полупроводниках». Труды физического общества. 78 (2): 293. Bibcode:1961PPS .... 78..293R. Дои:10.1088/0370-1328/78/2/315.
  2. ^ Ридли, Брайан. "Б. К. Ридли". www.essex.ac.uk. Получено 3 марта 2015.
  3. ^ Дж. Б. Ганн (1963). «Микроволновые колебания тока в полупроводниках AIIIBV». Твердотельные коммуникации. 1 (4): 88. Bibcode:1963SSCom ... 1 ... 88G. Дои:10.1016/0038-1098(63)90041-3.
  4. ^ Х. Кремер (1964). «Теория эффекта Ганна». Труды IEEE. 52 (12): 1736. Дои:10.1109 / proc.1964.3476.

Другие источники

  • Ляо, Самуал Y (1990). Микровавные устройства и схемы (3-е изд.). Prentice Hall. ISBN  0-13-583204-7.
  • Аверков, Ю. (2001). «Роль эффекта Ридли – Уоткинса – Хилсума в стабилизации миллиметровых и субмиллиметровых поверхностных электромагнитных волн, возбуждаемых электронным пучком, движущимся параллельно поверхности GaAs». Четвертый Харьковский международный симпозиум по физике и технике миллиметровых и субмиллиметровых волн. 1. С. 299–301. Дои:10.1109 / MSMW.2001.946832. ISBN  0-7803-6473-2.
  • Штерцер, Ф (1971). «Усилители и генераторы с переносом электронов (Ганна) для микроволновых приложений». Труды IEEE. 59 (8): 1155–1163. Дои:10.1109 / PROC.1971.8361.
  • Агамалян, Н.Р .; Вартанян, Э. С .; Овсепян, Р. К. (1996). «Фотоэлектрические свойства кристаллов молибдата свинца». Physica Status Solidi A. 157 (2): 421–425. Bibcode:1996PSSAR.157..421A. Дои:10.1002 / pssa.2211570226.
  • «Явления / Теории - 1961». Основные этапы развития науки и технологий в области полупроводников. Архивировано из оригинал на 26.10.2009.