潘 龙

（作者单位：四川广播电视台520发射传输台）

1963年，美国的耿氏（Gunn）发现在一块N型砷化镓两端加上超过3 kV/cm的电压时，就会产生微波振荡，振荡频率与半导体的长度成反比。微波振荡是由N型砷化镓中电子转移现象产生的，所以叫做转移电子器件。它是基于多数载流子在半导体材料中的运动特性来产生微波振荡的，所以又叫做体效应二极管或耿氏效应二极管。转移电子器件振荡器的频率可以从1～100 GHz，能产生几毫瓦到2瓦的连续波功率，效率为百分之几到百分之十五。由于它具有宽调谐、低噪声等优点，因而广泛应用于微波电子系统中。

1 转移电子器件的工作原理

1.1 N型砷化镓的能带结构

砷化镓的能带结构如图1所示，由价带、导带和禁带组成，禁带的宽度为Eg=1.53eV。它的导带为多能谷结构，共具有七个能谷，其中位于中心位置最低能量的主谷与邻近的一个子谷最为重要，主谷和这个子谷的能级差ΔEg=0.36eV。处于这两个能谷中的电子，具有不同的有效质量和不同的迁移率μ。主谷即低能谷的电子为轻电子或快电子，它的有效质量较小，而迁移率较大，一般为μ1≈7 500～9 300 cm2/V×s；而子谷即高能谷的电子是重电子或慢电子，它的有效质量较大，而迁移率较小，为μ2≈110～150 cm2/V×s。在室温T0=290K时，砷化镓中的平均电子能量为k·T0≈0.025eV（k为玻尔兹曼常数，eV为电子伏特），远小于高、低能谷间的能级长差ΔEg，所以多数电子处于低能谷中。

当有外加电场E时，随着电场E增加，电子的运动速度增大。若电子的总能量大于0.36 eV时，低能谷中的电子就会被激发到高能谷中去。……