6. Поле-скоростная характеристика GaAs, скорость (и поле) насыщения
Рис.2. Зависимость скоростные характеристики носителей заряда для разных полупроводников, а) 1 – GaAs(электроны), 2 – Ge(электроны), 3 – Si(электроны), 4 – Si(дырки), б) в GaN и SiC (электроны)
«Как видно, в области слабых полей поле-скоростная характеристика линейна, т. е. подвижность в слабых полях постоянна. В более сильных полях дифференциальная подвижность уменьшается с ростом напряженности поля, что вызывает замедление роста скорости. Наконец, в полях, превышающих критическое значение Ec, скорость практически не зависит от поля, т. е. дифференциальная подвижность в этой области близка к нулю. Увеличение напряженности поля в этой области приводит к росту хаотической скорости частиц, т. е. к их нагреву. Такие заряженные частицы называют «горячими», так как их тепловая скорость больше скорости, соответствующей температуре кристаллической решетки».
Для
напряженности поля большей 10 кВ/см
скорость дрейфа носителей достигает
некоторого максимального значения,
которое называют скоростью насыщения
и обозначают
.
Значение этой скорости при температуре
образца 300К практически одинаково для
всех полупроводников и составляет
105м/c.
Сравнивая рис. 1 и рис. 2, видим, что скорость насыщения электронов в полупроводнике равна скорости электрона в вакууме, ускоренного напряжением несколько десятых долей вольта, т. е. на 2…3 порядка меньше, чем у электронов в вакуумных приборах. Эта разница определяет различие в размерах области взаимодействия вакуумных и полупроводниковых микроволновых проборов.