Ганн эффектісі

I. Жартылай өткізгіш туралы түсінік.
II. Азғындалған өткізгіш. Ганн эффектісі.
III. Фермий. Дирак.

Қорытынды бөлім.

Ганн эффектісі — тұрақты кернеу кезінде токтың жоғары жиілікті (~ 109—1010 Гц)тербелісі пайда болатын, азғындалған жартылай өткізгіш. N-тәріздес вольт-амперлік сипаттамасы бар жартылай өткізгіш . Оны 1963 ж. американ физигі Дж.Б. Ганн GaAs пен ZnP қосылыстарында анықтаған. Кейін баска жартылай өткізгіштерде қосылыстарда да байқалған (ZnSb, ZnAs және т.б.). Азғындалған жартылай өткізгіш – заряд тасушылар. Концентрациясы өте жоғары жартылай өткізгіштер. Олардың Фермий деңгейі тыйым салынған зонада емес, өткізгіштік зонада немесе валенттік зонада орналасады. Өткізгіштік зонада орналасқанда электронлардың азғындалуы, ал валенттік зонада орналасқанда кемтіктердің азғындалуы болады. Бір мезгілде электрондардың және кемтіктердің азғындалуын тудыру үшін оларға заряд тасушыларды көп енгізу арқылы іске асыруға болады. Азғындалған жартылай өткізгіштерде заряд тасушылардың энергия бойынша таралуы Фермий- Дирак статистикасына бағынады.
Азғындалған жартылай өткізгіш – заряд тасымалдаушылардың энергетикалық таралуы Ферми –Дирак статистикасымен сипатталатын жартылайөткізгіш. Төмен жартылайөткізгіштерде Ферми деңгейі не өткізгіштік зонаның ішінде немесе валенттілік зонада, не осы зоналар айналасында тікелей жақын kT (T – абсолюттік температура) ретті арақашықтықтағы тыйым салынған зонада орналасқан.
Меншікті жартылайөткізгіштер k T тыйым салынған зонаның енімен салыстырғанда, жоғары температура кезінде азғындалған жартылайөткізгіш болады. Тар тыйым салынған зоналы (HgSe, HgTe) меншікті жартылайөткізгіштердің бір немесе бірнеше типінің тасымалдаушыларының төмендеуі бөлме температурасында болады. Қоспалы жартылайөткізгіштерде электрон өткішгіштері (кемтіктер) донорлы (акцепторлы) қоспаларында жоғары концентрацияда азғындалған болады. Интенсивті оптикалық қозу кезінде немесе заряд тасымалдаушылардың күшті инжекциясында тасымалдаушылардың әртүрлі азғындалуы болуы мүмкін.
Азғындалудың еркін дәрежесінде жартылайөткізгіштің тепе-теңдік электронды-кемтіктік жүйесінде термодинамика-кинетикалық сипаттамасы Ферми-Дирак интегралы арқылы айтылады: мұнда химиялық потенциал. Қатты азғындалу езінде) мына формулалар қоспалар үшін де айтарлықтай оңайланады. Металдар үшінде төмен жартылайөткізгіштер сол көрініске ие.
Заряд тасымалдаушылардың азғындалуы энергия бойынша тасымалдаушылардың бөлінуі жылулық таралуымен келісімді болған тех-кинетикалық эффекттерінде ерекше байқалады. Мұндай эффекттерге магнитті-резисторлы эффект, электронды-жылуөткікізгішті, Пельтье эффекті, Нернста эффекті, Эттингсхаузена эффектісі және т.б. изотропты энергетикалық спектрлі жартылайөткізгіштер жатады. Толық төмен жартылайөткізгіштерде (T=0K кезінде) Паули принципінің күшінің ауыспалы құбылыстарында мұндай жартылайөткізгіштерде бір энергияға ие болатын және Ферми-бетінде орналасқан заряд тасымалдаушылар ғана қатыса алатын болғандықтан, бұл эффекттер болмайды. T=0K кезінде эффекттердің өз орны болады, бірақ олар аса көп емес – кеңдігі шамамен немесе болғанда (қарастырып отырған эффектке қатысты) төмен емес жартылайөткізгіштерге қарағанда аз болады.

1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники-М.: Высш .шк.: 1986
2. 2. Сиднеев, Ю.Г. Электротехника с основами электроники..-Ростов н/Д,2006
3. Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела: Пер. с англ. – М.: Мир, 1969.
4. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники.  М.: Советское радио, 1971. – 376 с.