电子科技大学：《超宽带电磁学及应用》课程教学资源（课件讲稿）第3章 PCSS工作机理

电士件越女学 Batversity af Electreale Sclenc and Tochaology f China 966 第三章PCSS信号源 3.2.4EL2能级引起的GaAs光吸收 EL2能级：GaAs中替位、缺陷、位错以及其它一些原因造成 现象：1064nm,甚至1590nm激光能导通GaAs PCSS 实验定性验证 设激光将电子由EL2能级抽运到导带的最大浓度为105cm3 电流横截面为4mmx0.6mm的线性PCSS(常用尺寸) PCSS能够输出的最大电流数量级为 E。 AE-0.78eV In=∫jds=nquEs E,=1.424eV E, 图3.26Ga4s中的I2能级

3.2.4 EL2能级引起的GaAs光吸收 EL2能级：GaAs中替位、缺陷、位错以及其它一些原因造成 现象：1064 nm，甚至1590 nm激光能导通 GaAs PCSS 实验定性验证 设激光将电子由EL2能级抽运到导带的最大浓度为1015cm-3 电流横截面为4 mm0.6 mm的线性PCSS (常用尺寸) PCSS能够输出的最大电流数量级为 I  j s  nqEs  max max d

电士件越女学 ftyf日ectreale8 clec and Tecology af C国 /966 第三章PCSS信号源 取n=1015cm3,=0.5m2/Ws,E=3.5kV/cm,s=2.4mm2,则1max=67A,计算 结果与实验测试结果20~40A数量级上一致 可能存在的困难 不能解释高电场下，非线性PCSS输出超过3kA电流的实验结果

取n=1015cm-3 ，=0.5 m2 /Vs，E=3.5 kV/cm，s=2.4 mm2 ，则Imax =67 A，计算 结果与实验测试结果20~40 A数量级上一致 可能存在的困难 不能解释高电场下，非线性PCSS输出超过3kA电流的实验结果

电子件越女学 sity of Eectreale8 clenc and Tecoloy af Ch袖国 第三章PCSS信号源 3.3高偏置电场下载流子分布规律的实验结论 ()弱场情形 ·载流子从电场中获得能量，并通过各种散射机制与晶格交换能量； ·载流子和晶格达到热平衡，它们具有相同的温度； ·载流子分布函数满足玻尔兹曼输运方程。 (2)强场情形 A低载流子浓度（通常认为<1016cm3) 载流子分布函数不满足平衡态分布函数； 需要求解包含载流子散射项的玻尔兹曼方程，这一般难以做到； B中等载流子浓度（通常认为n21016cm-3) 载流子之间的速率交换远大于它与晶格之间的能量交换； 分布函数满足平衡态分布函数，但它的温度(T。)比晶格温度(D高

3.3 高偏置电场下载流子分布规律的实验结论 (1) 弱场情形 • 载流子从电场中获得能量，并通过各种散射机制与晶格交换能量； • 载流子和晶格达到热平衡，它们具有相同的温度； • 载流子分布函数满足玻尔兹曼输运方程。 (2) 强场情形 A 低载流子浓度(通常认为n<1016cm-3) 载流子分布函数不满足平衡态分布函数； 需要求解包含载流子散射项的玻尔兹曼方程，这一般难以做到； B 中等载流子浓度(通常认为n1016cm-3) 载流子之间的速率交换远大于它与晶格之间的能量交换； 分布函数满足平衡态分布函数，但它的温度(Te)比晶格温度(T)高

电子件越女学 Batversity af Electreale Sclec ad Tochaology afChina 966 第三章PCSS信号源 C高载流子浓度 载流子将从电场中获得的能量首先在载流子内部交换； 载流子作为一个整体形成相对独立的系统，系统以一定速度漂移；满足 1=m城}时2 (2.5.9) 漂移速度的大小取决于载流子之间及载流子与晶格之间两种散射的动量 平衡，记平均动量驰豫时间为，v满足 d(hkg) m. dt (2.5.10) 碰

C 高载流子浓度 载流子将从电场中获得的能量首先在载流子内部交换； 载流子作为一个整体形成相对独立的系统，系统以一定速度v漂移；满足                     m n k T e m n k T e k k f 0 * 2 2 0 * 2 2 2 ( ) exp 2 ( ) exp   v v (2.5.9) 漂移速度v的大小取决于载流子之间及载流子与晶格之间两种散射的动量 平衡 ，记平均动量驰豫时间为p， v 满足 p * E m n t k  v   d 碰撞 d( ) (2.5.10)

电子件越女学 Bversity af Eleetreale Sclenc and Techaology af China 956 第三章PCSS信号源 3.4高偏置电场下载流子散射机制 3.4.1材料宏观参数统计计算公式 载流子浓度可表示为 0-2-2小8那nt=-2骨上p ofe ak 3.4.1) 0s <>是载流子平均自由时间的统计平均 1∫ex(af/ae)de <T>= <02> (3.4.2) 1ε3(af1ae)de

3.4 高偏置电场下载流子散射机制 3.4.1 材料宏观参数统计计算公式 载流子浓度可表示为                   k m f k k f m h k n f k n n d 3 2 4π d 3 2 d 2 2 0 * 0 2 2 * 2 2   v (3.4.1) <>是载流子平均自由时间的统计平均                        0 0 3/ 2 0 0 3/ 2 2 2 2 2 2 2 ( / )d ( / )d d d d d d d            f f n n n n n n v v v v v v (3.4.2)