Это не официальный сайт wikipedia.org 01.01.2023

Теория Ридли — Уоткинса — Хилсума — Википедия
Википедия

Теория Ридли — Уоткинса — Хилсума

Теория Ридли — Уоткинса — Хилсума — теория в физике твёрдого тела, объясняющая механизм, с помощью которого в объёмном полупроводниковом материале развивается дифференциальное отрицательное сопротивление, когда на клеммы образца подаётся напряжение[1]. Лежит в основе работы диода Ганна, а также нескольких других микроволновых полупроводниковых приборов, которые используются на практике в электронных генераторах для производства микроволновой энергии. Названа по именам британских физиков Брайана Ридли[2], Тома Уоткинса и Сирила Хилсума, теоретически описавших эффект в 1961 году.

Зонная структура GaAs. В данном случе переход электронов из гамма долины в X-долину будет сопровождать этот нелинейных эффект.

Осцилляции отрицательного дифференциального сопротивления в объёмных полупроводниках наблюдались в лаборатории Джоном Ганном в 1962 году[3], и поэтому были названы «эффектом Ганна», но в 1964 году физик Герберт Крёмер указал, что наблюдения Ганна могут быть объяснены теорией Ридли — Уоткинса — Хилсума[4].

По сути механизм Ридли — Уоткинса — Хилсума — это перенос электронов проводимости в полупроводнике из долины с высокой подвижностью в долины с более низкой подвижностью и более высокой энергией. Это явление можно наблюдать только в материалах с такими структурами энергетических зон.

Обычно в проводнике увеличение электрического поля вызывает более высокие скорости носителей заряда (обычно электронов) и приводит к более высокому току в соответствии с законом Ома. В многодолинном полупроводнике, однако, электроны обладая более высокой энергией могут перейти в состояния находящиеся в другой долине, где они на самом деле имеют более высокую эффективную массу и, таким образом, замедляются при той же энергии. В действительности, это приводит к уменьшению скорости и падению тока по мере увеличения напряжения. При переносе в материале уменьшается ток, то есть появляется отрицательное дифференциальное сопротивление. При более высоких напряжениях нормальное увеличение соотношения тока и напряжения возобновляется после того, как основная масса носителей попадает в долину с большей эффективной массой. Поэтому отрицательное дифференциальное сопротивление возникает только в ограниченном диапазоне напряжений.

Из типов полупроводниковых материалов, удовлетворяющих этим условиям, арсенид галлия (GaAs) является наиболее широко исследованным и распространённым. Однако механизм Ридли — Уоткинса — Хилсума наблюдается в фосфиде индия (InP), теллуриде кадмия (CdTe), селениде цинка (ZnSe) и арсениде индия (InAs) при гидростатическом или одноосном давлении.

ПримечанияПравить

  1. ↑ B.K. Ridley. The Possibility of Negative Resistance Effects in Semiconductors (англ.) // Proceedings of the Physical Society  (англ.) (рус. : journal. — 1961. — Vol. 78, no. 2. — doi:10.1088/0370-1328/78/2/315. — Bibcode: 1961PPS....78..293R.
  2. ↑ Ridley. B. K. Ridley  (неопр.). www.essex.ac.uk. Дата обращения: 3 марта 2015. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года.
  3. ↑ J. B. Gunn. Microwave Oscillation of Current in III-V Semiconductors (англ.) // Solid State Communications  (англ.) (рус. : journal. — 1963. — Vol. 1, no. 4. — P. 88. — doi:10.1016/0038-1098(63)90041-3. — Bibcode: 1963SSCom...1...88G.
  4. ↑ H. Kroemer. Theory of the Gunn effect (англ.) // Proceedings of the IEEE  (англ.) (рус. : journal. — 1964. — Vol. 52, no. 12. — doi:10.1109/proc.1964.3476.

ЛитератураПравить

  • Liao, Samual Y (1990). Microvave Devices and Circuits (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-583204-7.
  • Averkov, Y.O. (2001). «The role of the Ridley-Watkins-Hilsum effect in stabilization of millimeter and sub-millimeter surface electromagnetic waves excited byan electron beam moving parallel to the surface of GaAs». The Fourth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Millimeter and Sub-Millimeter Waves. 1. pp. 299—301. doi:10.1109/MSMW.2001.946832. ISBN 0-7803-6473-2.
  • F; Sterzer. Transferred electron (Gunn) amplifiers and oscillators for microwave applications (англ.) // Proceedings of the IEEE  (англ.) (рус. : journal. — 1971. — Vol. 59, no. 8. — P. 1155—1163. — doi:10.1109/PROC.1971.8361.
  • N. R.; Agamalyan. Photoelectric properties of lead molybdate crystals (англ.) // Physica Status Solidi A  (англ.) (рус. : journal. — 1996. — Vol. 157, no. 2. — P. 421—425. — doi:10.1002/pssa.2211570226. — Bibcode: 1996PSSAR.157..421A.
  • Phenomena/Theories – 1961  (неопр.). Milestones in Semiconductor Science and Technology. Архивировано 26 октября 2009 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Теория_Ридли_—_Уоткинса_—_Хилсума&oldid=102828381