基本介紹
簡介,雙區陰極結構體效應管工作原理,體效應管的陰極結構,體效應管外延材料選擇的關鍵,
簡介
在這種器件中，當外加電壓超過某一閾值時，它的電流隨著電壓增加反而減小，出現了負阻效應，放大和振盪就是利用其負阻效應產生的。由於這種器件的負阻效應發生在某些 n 型半導體的整個晶片體內，所以稱為“體效應管”。是一種重要的固體微波器件。製造體效應管所用的半導體材料主要是砷化鎵。
體效應管的典型類型是單結電晶體，常用型號BT33等。
雙區陰極結構體效應管工作原理
在n型GaAs外延材料兩端加電壓時，當外加電壓使有源區內電場達到3千伏/厘米後，低能谷中的電子便可以從電場中獲得足夠的能量，躍遷到高能谷中去。由於高能谷中電子的有效質量增大，由此遷移率降低，平均漂移速度減小，電導下降，產生負阻效應，引起微波振盪，震盪頻率反比與有源層的厚度。
體效應管的陰極結構
體效應管的陰極結構直接影響有源區內部的電場分布，因而對器件的直流參數、微波參數及轉換效率都有很大影響。比較常見的GaAs體效應管多採用歐姆陰極結構。
歐姆陰極體結構的效應二極體，即在有源區外生長一層重摻雜層以降低接觸電阻，改善歐姆接觸性能。此種陰極結構在陰極附近有一個低於閾值電場的正阻耗能區，稱為陰極無源區。電場分布向陽極單調增加。在陰極無源區中的電子還沒開始躍遷，需要經過相當一段距離的電場加速後，才能獲得足夠的能量完成谷間的電子轉移，在這段區域內不能參與提供功率輸出。由於陰極無源區的存在，降低了器件的轉換效率。這種由於陰極無源區的存在導致轉換效率降低的現象，在有源區相對較短的器件中，如工作於毫米波頻段內的器件中表現的尤為突出。
體效應管外延材料選擇的關鍵
1.低背景雜質濃度外延層生長的控制；
2.襯底自雜誌效應與n+緩衝層生長的控制；
3.載流子濃度差高達五個數量級的不同外延層連續生長的控制；
4.有源層載流濃度梯度控制；
