Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле

Исследованы токи и ЭДС, возникающие в p-n-переходах при воздействии сильного СВЧ поля с учетом одновременного разогрева электронов и дырок. Выявлено что, в несимметричном p-n-переходе в сильном СВЧ поле для анализа напряжения и токов необходимо, учитывать как разогрев электронов, так и дырок. Уст...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Дадамирзаев, М.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2013
Назва видання:	Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99824
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле / М.Г. Дадамирзаев // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 191–194. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99824
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-998242016-05-05T03:02:10Z Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле Дадамирзаев, М.Г. Исследованы токи и ЭДС, возникающие в p-n-переходах при воздействии сильного СВЧ поля с учетом одновременного разогрева электронов и дырок. Выявлено что, в несимметричном p-n-переходе в сильном СВЧ поле для анализа напряжения и токов необходимо, учитывать как разогрев электронов, так и дырок. Установлено что, полный ток и генерируемое напряжение определяется не температурой горячих электронов, а температурой тех носителей, которые являются доминирующими. Досліджено струми та ЕДС, які виникають в p-n-переходах за умови впливу сильного СВЧ поля з урахуванням одночасного розігріву електронів і дірок. Виявлено що, у несиметричному p-n- переході в сильному СВЧ полі для аналізу напруги та струмів необхідно, враховувати як розігрів електронів, так і дірок. Установлено що, повний струм і напруга, яка генерується визначається не температурою гарячих електронів, а температурою домінуючих носіїв. Studied currents and EMF arising pn-junctions under the influence of a strong microwave field with the simultaneous heating of electrons and holes. Revealed that, in asymmetric p-n-junction in a strong microwave field for the analysis of voltage and current necessary to consider both the heating of the electrons and holes. Found that the total current and the generated voltage is not the temperature of hot electrons, and the temperature of the media, which are dominant. 2013 Article Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле / М.Г. Дадамирзаев // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 191–194. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99824 621.315.592 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследованы токи и ЭДС, возникающие в p-n-переходах при воздействии сильного СВЧ поля с учетом одновременного разогрева электронов и дырок. Выявлено что, в несимметричном p-n-переходе в сильном СВЧ поле для анализа напряжения и токов необходимо, учитывать как разогрев электронов, так и дырок. Установлено что, полный ток и генерируемое напряжение определяется не температурой горячих электронов, а температурой тех носителей, которые являются доминирующими.
format	Article
author	Дадамирзаев, М.Г.
spellingShingle	Дадамирзаев, М.Г. Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле Физическая инженерия поверхности
author_facet	Дадамирзаев, М.Г.
author_sort	Дадамирзаев, М.Г.
title	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле
title_short	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле
title_full	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле
title_fullStr	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле
title_full_unstemmed	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле
title_sort	разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в свч поле
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99824
citation_txt	Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле / М.Г. Дадамирзаев // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 2. — С. 191–194. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT dadamirzaevmg razogrevélektronovidyrokvnesimmetričnompnperehodenahodâŝemsâvsvčpole
first_indexed	2025-07-07T09:58:19Z
last_indexed	2025-07-07T09:58:19Z
_version_	1836981734985433088
fulltext	191 ВВЕДЕНИЕ В работах [1, 2] исследован несимметричный p-n-переход в сильном СВЧ поле, когда кон- центрация дырок pp в р-области гораздо бо- льше концентрации электронов nn в n-обла- сти. Однако, в работе [1] не учтено изменение температуры дырок Th, считая эти изменения малыми по сравнению с изменениями темпе- ратуры электронов Te. В работе [2] исследо- вано влияние разогрева электронов и дырок на коэффициент неидеальности вольтампер- ной характеристики p-n-перехода в сильном СВЧ поле. Выявлено, что в кремниевых об- разцах, несмотря на то, что температура элек- тронов выше, чем температура дырок, коэф- фициент неидеальности ВАХ диода опреде- ляется температурой дырок. На основе теоре- тических исследований в [3] показано, что на- пряжение холостого хода Uoc несимметрично- го p-n-перехода (pp >> nn), расположенного в СВЧ поле, определяется модуляцией высоты потенциального барьера, а также температу- рой дырок, несмотря на то, что Te > Th. В рабо- тах [2, 3] при исследовании температурной зависимости коэффициента неидеальности ВАХ диода m = f(Tе) считалось, что Th = const а при исследовании зависимости m = f(Th) считалось Te = const. Также при исследовании УДК 621.315.592 РАЗОГРЕВ ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК В НЕСИММЕТРИЧНОМ p-n-ПЕРЕХОДЕ, НАХОДЯЩЕМСЯ В СВЧ ПОЛЕ М.Г. Дадамирзаев Наманганский инженерно-педагогический институт Физико-технический институт Академии наук Республики Узбекистан (Ташкент) Узбекистан Поступила в редакцию 10.04.2013 Исследованы токи и ЭДС, возникающие в p-n-переходах при воздействии сильного СВЧ поля с учетом одновременного разогрева электронов и дырок. Выявлено что, в несимметричном p-n-переходе в сильном СВЧ поле для анализа напряжения и токов необходимо, учитывать как разогрев электронов, так и дырок. Установлено что, полный ток и генерируемое напряжение определяется не температурой горячих электронов, а температурой тех носителей, которые являются доминирующими. Ключевые слова: горячий электрон, несимметричный p-n-переход, термоЭДС, коэффициент неидеальности. РОЗІГРІВ ЕЛЕКТРОНІВ І ДІРОК У НЕСИМЕТРИЧНОМУ p-n-ПЕРЕХОДІ, ЯКИЙ ЗНАХОДИТЬСЯ В СВЧ ПОЛІ М.Г. Дадамирзаєв Досліджено струми та ЕДС, які виникають в p-n-переходах за умови впливу сильного СВЧ поля з урахуванням одночасного розігріву електронів і дірок. Виявлено що, у несиметричному p-n- переході в сильному СВЧ полі для аналізу напруги та струмів необхідно, враховувати як розігрів електронів, так і дірок. Установлено що, повний струм і напруга, яка генерується визначається не температурою гарячих електронів, а температурою домінуючих носіїв. Ключові слова: гарячий електрон, несиметричний p-n-перехід, термоЕДС, коефіцієнт неідеальності. THE HEATING OF ELECTRONS AND HOLES IN AN ASYMMETRIC p-n-JUNCTION, LOCATED IN THE MICROWAVE FIELD M.G. Dadamirzaev Studied currents and EMF arising pn-junctions under the influence of a strong microwave field with the simultaneous heating of electrons and holes. Revealed that, in asymmetric p-n-junction in a strong microwave field for the analysis of voltage and current necessary to consider both the heating of the electrons and holes. Found that the total current and the generated voltage is not the temperature of hot electrons, and the temperature of the media, which are dominant. Keywords: hot electron asymmetric p-n-transition Seebeck coefficient of coupling  Дадамирзаев М.Г., 2013 ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2192 температурной зависимости напряжения хо- лостого хода от температуры электронов и дырок делались такие же предположения. Они в реальном эксперименте никогда не выполняются. В самом деле, одновременно изменяются как температура электронов, так и температура дырок. Поэтому при анализе экспериментальных результатов необходимо учитывать одновременный разогрев как, электронов так и дырок. Целью настоящей работы является ис- следование токов и ЭДС, возникающих в p-n-переходах при воздействии сильного СВЧ поля с учетом одновременного разо- грева лектронов и дырок. ВЛИЯНИЕ РАЗОГРЕВА ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК НА ВАХ НЕСИММЕТРИЧНОГО p-n-ПЕРЕХОДА При больших мощностях СВЧ волны, когда Te Th ≠ T, ВАХ p-n-перехода определяется по формуле [3]: ( ) ( ) 0 0 0 0 ( ) cos( )1 2 2 0 ( ) cos( )1 2 2 0 1 2 1 , 2 B e e B h h e e U eU t kT kT kTe se e e U eU t kT kT kTh sh d tTj j e e T d tTj e e T    ϕ ϕ − ωπ− −           ϕ ϕ − ωπ− −         ω  = − +   π     ω  + −   π    ∫ ∫ (2) где, e p se e eD n j L = , h n sh h eD pj L = , U – напряже- ние, возникающее на диоде, 0 d BU E dxΒ= −∫ – переменное напряжение падающей волны, созданное на барьере диода, Т – температура решетки, k-постоянная Больцмана, Te и Th – температуры электронов и дырок, ЕB – напря- женность электрического поля волны, е –за- ряд электрона, De и Dh – коэффициенты диф- фузии электронов и дырок, Le и Lh – длины диффузии электронов и дырок, np и pn – кон- центрации неосновных носителей заряда. Если значения коэффициента диффузии, длины диффузии, подвижности и концентра- ции электронов и дырок для кремниевых p-n-переходов принять как в работах [3, 4], то формулу (2) можно записать в следующем виде: 33 3,4 9 3 1010 kT e e p ekT ej T p ∆ε− ⋅= ⋅ × τ ( )0 0( ) cos( )1 2 2 0 1 2 B e e e e U eU t kT kT kTe d tT e e T    ϕ ϕ − ωπ− −         ω  × − +   π    ∫ 33 3,7 8 1,5 102,5 10 kT h h n ekT eT n −∆ε⋅+ ⋅ × τ (3) ( )0 0( ) cos( )1 2 2 0 1 2 B h h e e U eU t kT kT kTh d tT e e T    ϕ ϕ − ωπ− −         ω  × −   π    ∫ . С помощью формулы (3) будем исследо- вать влияние разогрева электронов и дырок на ВАХ p-n-перехода в сильном СВЧ поле. Сначала считая, температуру дырок постоян- ной рассмотрим ВАХ при изменении темпе- ратуры электронов. Поверхность для ВАХ p-n-перехода в трехмерном пространстве j, U, Te приведена на рис. 1. Как видно из рис. 1 в интервале темпера- туры электронов 300 – 800 К ток изменяется всего на 50%. Отсюда следует, что увеличение тока горячих носителей в несимметричном p-n-переходе (pp >> nn) почти не зависит от температуры электронов. На рис. 2 приведена ВАХ p-n-перехода в трехмерном пространс- Рис. 1. Поверхность для ВАХ p-n-перехода в трех- мерном пространстве (j, U, Te) при постоянной температуре дырок (Th = const). РАЗОГРЕВ ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК В НЕСИММЕТРИЧНОМ p-n-ПЕРЕХОДЕ, НАХОДЯЩЕГОСЯ В СВЧ ПОЛЕ 193 тве (j, U, Th) при постоянной температуре электронов (Te = const). Как видно из рис. 2, при увеличении тем- пературы дырок с 300 К до 800 К сила тока увеличивается больше чем на порядок. Такая сильная зависимость тока от температуры дырок свидетельствует о том, что основной ток определяется дырочным током. Линия пе- ресечения поверхностей рис. 1 и рис. 2 дол- жна давать реальный ВАХ p-n-перехода для различных мощностей СВЧ волны. Из рис. 1 видно, что при Тh = const и nn<< pp ВАХ дио- да почти не меняется, несмотря на то, что температура электронов увеличивается в три раза. Такая, нечувствительность ВАХ к тем- пературе электронов объясняется тем, что ток через p-n-переход определяется дырочным током (jn<< jp), температура дырок на таком же интервале влияет на ВАХ примерно, на порядок. Анализ ВАХ p-n-перехода в трехмерном пространстве (jкз, Te, Th) показал, что ток короткого замыкания сильно зависит от тем- пературы дырок и почти не зависит от тем- пературы электронов, и он лежит на при- веденной поверхности f(jкз, Te, Th). СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ В работе [3] получены зависимости напряже- ния холостого хода Uхх от температуры элект- Рис. 2. ВАХ p-n-перехода в трехмерном пространстве (j, U, Th) при постоянной температуре электронов (Te = const). ронов при постоянной температуре дырок Тh, а также зависимости напряжения холостого хода Uхх от температуры дырок при посто- янной температуре электронов Те . Однако, в этой работе теоретические расчеты не срав- нивались результатами эксперимента. Про- анализируем экспериментальные результаты работы [1], в этой работе приведены зависи- мости температуры электронов Te и напряже- ния холостого хода Uхх от мощности СВЧ вол- ны. Используя эти экспериментальные дан- ные находим зависимость напряжения холос- того хода Uхх от температуры электронов Те (рис. 3). Зависимость напряжения холостого хода Uхх(В) от температуры электронов Те(К) (рис. 3) совпадает с полученными теорети- ческими результатами [3]. Для токов в p-n-пе- реходе, помещенной в сильное СВЧ поле, определяющей является температура дырок. ВЫВОДЫ На плоскости Те – Тh зависимость температур Те и Тh от мощности дает некую кривую. Каждая точка в этой кривой соответствует одному единственному значению мощности СВЧ волны – Р. С ростом мощности СВЧ вол- ны температура электронов и дырок растет. Рис. 3. Зависимость напряжения холостого хода Uхх(В) от температуры электронов Те(К) . ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2 ДАДАМИРЗАЕВ М.Г. ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 2, vol. 11, No. 2194 Отсюда следует, что 0eT P ∂ > ∂ и 0hT P ∂ > ∂ . С другой стороны с ростом мощности волны положение точки сдвигается в сторону высо- ких температур (рис. 4). С ростом мощности Р точка 0 перемеща- ется в сторону В, а при уменьшении Р точка 0 сдвигается в сторону М. Если известна кривая МОВ на плоскости Те – Тh как функция мощности, то легко вычислить и сравнить с экспериментом Uхх как функции мощности. Таким образом, в несимметричном p-n-пе- реходе в сильном СВЧ поле для анализа на- пряжения и токов необходимо, учитывать как разогрев электронов, так и дырок. Полный ток Рис. 4. Кривая, связывающая Те и Тh для разных мощ- ностей СВЧ волны. и генерируемое напряжение определяется не температурой горячих электронов, а тем- пературой тех носителей, которые являются определяющими. ЛИТЕРАТУРА 1. Аблязимова Н.А., Вейнгер А.И., Питанов В.С. //ФТП. − 1988. − Т. 22. − С. 2001. 2. Шамирзаев С.Х., Гулямов Г., Дадамирза- ев М.Г., Гулямов А.Г.//ФТП. − 2009. −Т. 43, № 5. 3. Дадамирзаев М.Г.//ФТП. − 2011. − Т. 45. − С. 299. 4. Баранский П., Клочков В., Потыкевич И. Полупроводниковая электроника. Справоч- ник. − К.: Наукова Думка, 1975. − 704 с. LITERATURA 1. Ablyazimova N.A., Vejnger A.I., Pitanov V.S.// FTP. − 1988. − T. 22. − S. 2001. 2. Shamirzaev S.H., Gulyamov G., Dadamirza- ev M.G., Gulyamov A.G.//FTP. − 2009. −T. 43, № 5. 3. Dadamirzaev M.G.//FTP. − 2011. − T. 45. − S. 299. 4. Baranskij P.I., Klochkov V.P., Potykevich I.V. Poluprovodnikovaya ‘elektronika. Spravochnik. − K.: Naukova Dumka, 1975. − 704 s. РАЗОГРЕВ ЭЛЕКТРОНОВ И ДЫРОК В НЕСИММЕТРИЧНОМ p-n-ПЕРЕХОДЕ, НАХОДЯЩЕГОСЯ В СВЧ ПОЛЕ

Разогрев электронов и дырок в несимметричном p-n-переходе, находящемся в СВЧ поле

Репозитарії

Схожі ресурси