Баллистический транспорт в полупроводниках и субмикронных приборах

Электрон при взаимодействии с электрическим полем переходит в возбужденное состояние, затем он возвращается к равновесию в результате взаимодействия (столкновений) с различными дефектами. Чаще всего для этого достаточно одного-двух столкновений. Отсюда можно заключить, что время релаксации (за которое возбуждение электрона уменьшается в раз) порядка времени, необходимого для прохождения длины свободного пробега электрона,

. (1.3.1)

Известно, что в общем случае время релаксации есть функция энергии. Напомним, что существуют два времени релаксации: - время релаксации по энергии и - время релаксации по импульсу, причем, так как ,

. (1.3.2)

Это означает, что размеры активной области нужно сравнить с этими длинами релаксации. Кроме того, отметим, что в процесс включился эффект увеличения дрейфовой скорости за времена менее , что привело к увеличению и, следовательно, возникновению явления, которое мы назвали пространственный overshoot. Другими словами, ни контакты, ни дефекты кристалла не успевают нарушить обычного движения электрона, что похоже на свободное движение тела в классической физике.

Рассмотрим зависимость и от энергии электрона. На рис. 1.14, а приведена зависимость интегральной частоты (темпа) рассеяния от энергии электрона, на рис. 1.14, б - скорость, которую может достичь электрон в центральной долине. Штриховая линия соответствует параболической долине, откуда и взято значение эффективной массы, необходимой для расчета. Точка 1 - энергия оптического фонона, точка 2 - энергия междолинного перехода. Понятно, что высокую скорость могут получить электроны, обладающие энергией ниже энергии оптических фононов и междолинного перехода. Из рисунка хорошо видно, что в первом случае мы получим скорость не выше см/с и порядка 108 см/с во втором. Последний случай, конечно, более интересен для практики.

Рис. 1.7 Зависимости интегральной частоты столкновений в Г-долине (а) и скорости электронов (б) от энергии электронов [6]

Теперь нам нужно отыскать наилучший путь достижения такого состояния электронной системы, когда энергия электронов была бы чуть меньше энергии междолинных переходов, а скорость и энергия изменялись вначале как можно более резко. Для этого имеет смысл рассмотреть возможность влияния электрических полей различной конфигурации на энергию и скорость электрона.

Предположим, что время релаксации по импульсу и эффективная масса остаются постоянными для энергий, меньших энергии междолинных переходов. Кроме того, как обычно, считаем, что . С этими предположениями для нахождения связи между и Т можно снова использовать классические релаксационные выражения или уравнения баланса усредненных импульса и энергии (1.1.2) и (1.1.3).

Если электрическое поле во время движения носителя заряда (случай overshoot) остается постоянным, расстояние, пройденное ими за время Т, записывается, как мы уже зафиксировали, в виде

. (1.3.3)

В случае же баллистического движения (предполагая включение очень короткого импульса электрического поля в самом начале движения) пройденное расстояние будет равно

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Разработка микропроцессорного устройства
В настоящее время мы вошли и прочно обосновались в мире цифровой техники. Цифровая техника заняла очень большое место в жизни человека. Она используется во всех отраслях промышленности и ...

Технические средства охраны
В курсовом проекте решается задача построения СО с минимальной стоимостью при показателях качества не ниже требуемых, на основе анализа исходных данных периметровых систем обнаружения. Т ...

Расчет и проектирование систем коммутации TDM-сетей
Оборудование электронной цифровой системы коммутации DX-200 модульной структуры с управлением по записанной программе используется на местных телефонных сетях в качестве оконечных, транз ...

Основные разделы

2019 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru