и) К. Пожела, Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1977 г.
В книге рассматривается коллективная реакция плазмы носи-лей заряда в полупроводниках на различные электрические и Т^гнитные возмущения. Основной акцент делается на тех видах М0длективного отклика плазмы, которые приводят к токовым еустойчивостям в плазме — физическим факторам, лежащим основе новых методов усиления и генерации электромагнитных в гналов с помощью полупроводников. Излагаются основные онятия физики плазмы носителей заряда в полупроводниках и досматриваются основные типы волн в такой плазме. Опреде-яются критерии неустойчивости волн в полупроводниках. Рас-*|атриваются основные физические аспекты, приводящие к токовым рустойчивостям в полупроводниках: раскачка волн дрейфовыми „токами частиц плазмы, различные механизмы образования трицательной дифференциальной проводимости при разогреве астиц плазмы электрическим полем, пинч-эффект и винтовая еустойчивость. Излагаются физические основы работы приборов, ^/•пользующих токовые неустойчивости в полупроводниковой ^„яме: пиодов Ганна, лавинно-пролетных диодов и др.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..................... 5
Список основных обозначений.............. 11
Глава I. Плазма в полупроводниках......... 13
§ 1. Основные определения............. 13
§ 2. Дисперсионное уравнение ........... 21
§ 3. Дрейфовые токи заряженных частиц и электропроводность полупроводника в электрических и магнитных полях .................. 28
§ 4. Кинетическое уравнение Больцмана....... 36
§ 5. Эффективная масса и зонная структура..... 45
§ 6. Механизмы рассеяния и времена релаксации ... 57
Глава П. Волны в плазме.............. 69
§ 1. Волны в холодной плазме в отсутствие магнитного
поля ..................... 72
§ 2. Волны в однокомпонентной плазме, помещенной
в магнитном поле ................ 78
§ 3. Многокомпонентная плазма. Магнитогидродинами-
ческие и магнитозвуковые волны........ 93
§ 4. Волны при учете теплового движения частиц.
Электрозвуковые волны. Затухание Ландау . . . 102
§ 5. Геликонные волны в металлах.......... 108
§ 6. Волны в полупроводнике с анизотропными долинами...................... 110
§ 7. Экспериментальные методы наблюдения магнито-
плазменных волн в полупроводниках...... 117
§ 8. Геликонная спектроскопия........... 127
Глава III. Неустойчивости волн в плазме....... 138
§ 1. Критерии неустойчивости............ 138
§ 2. Практические приемы нахождения критериев неустойчивости ................. 147
§ 3. Отрицательная дифференциальная проводимость 152
§ 4. Передача энергии волнам в плазме........ 158
Глава IV. Дрейфовые неустойчивости ........ 163
§ 1. Взаимодействие потока носителей заряда и волн
в плазме с акустическими волнами в решетке ... 1G4
1*
4 ОГЛАВЛЕНИЕ
§ 2. Взаимодействие дрейфового потока носителей заряда с волнами в неограниченной плазме..... 178
§ 3. Взаимодействие потоков носителей заряда и волн
в ограниченной плазме.............. 186
Глава V. Горячие электроны ............ 196
§ 1. Средняя энергия и дрейфовая скорость горячих
электронов. Перегревная неустойчивость..... 198
§ 2. Функция распределения горячих электронов по
энергиям ................... 206
§ 3. Разогрев электронов в многодолинных полупроводниках типа АШ BV и АЙВ VI.......... 209
§ 4. Разогрев электронов в германии и кремнии .... 217
§ 5. Метод Монте-Карло .............. 227
Глава VI. Неустойчивости, вызванные междолинным перебросом электронов............ 240
§ 1. Электрические домены. Эффект Ганна...... 241
§ 2. Режимы работы диодов с отрицательной объемной
проводимостью................. 250
§ 3. Абсолютно отрицательное сопротивление .... 256
Глава VII. Лавинно-пролетные неустойчивости . . . 258
§ 1. Лавинно-пролетная неустойчивость....... 259
§ 2. Механизмы генерации носителей заряда электрическим полем ................. 263
§ 3. Лавинно-пролетные структуры ......... 268
Глава VIII. Рекомбинационные неустойчивости . . . 282
§ 1. Рекомбинация горячих электронов....... 284
§ 2. Рекомбинационные волны............ 294
§ 3. Инжекционные неустойчивости......... 305
Глава IX. Потоки плазмы ............. 310
§ 1. Поток плазмы через полупроводник с переменным
сечением ................... 311
§ 2. Пинч-эффект.................. 319
§ 3. Винтовые и градиентные неустойчивости..... 327
Приложения...................... 337
Литература ...................... 347
Предметный указатель ................. 365
ПРЕДИСЛОВИЕ
Плазмой называют ионизованный газ. Это самое распространенное состояние вещества в природе. Почти все звезды состоят из плазмы. В земных условиях плазма образуется в ионосфере, в разрядах молнии. Искусственным путем плазма создается, например, в газовом разряде, в пламени, в соплах реактивных двигателей. Плазма является актуальнейшей проблемой современной физики. Ее интересные свойства находят все большее применение в разработках по решению многих технических задач, в том числе такой, как осуществление управляемой термоядерной реакции.
Основной характерной особенностью плазмы, которой она отличается от других состояний вещества, является наличие коллективной реакции ее частиц на электрические и магнитные возмущения. «Аномальные» колебания облака электронов в целом относительно облака ионов, которые наблюдали в газовом разряде американские физики Тонкс и Ленгмюр, ассоциировались у них с колебаниями желе, которое физиологи называют плазмой [1, 2]. Состояние вещества с таким «аномальным» коллективным поведением заряженных частиц они йредложили называть плазмой. Так термин плазма перекочевал из физиологии в физику. Исследования, проведенные многочисленными коллективами физиков во всем мире за последующие пять десятков лет, выявили определяющую роль коллективных взаимодействий и связанных с ними волн в поведении плазмоподобных сред. Физика плазмы — это наука о коллективной реакции заряженных частиц на возмущение. Она помогла понять многие процессы во Вселенной. Плазменные волны, по-видимому, существуют в солнечных пятнах и вспышках. Волны в замагнй-ченной плазме определяют неустойчивости плазмы в установках термоядерного синтеза.
Цена: 150руб.
