
【電】 intrinsic-barrier lowering
essence; genius; inbeing; essentiality; substance
【醫】 entity
ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【醫】 energy
barrier; block; hinder
【醫】 barrier
diode
【化】 diode
定義與工作原理
本質能障二極管是一種基于熱電子發射效應的微波半導體器件。其核心結構采用本征半導體(無摻雜或極低摻雜)形成勢壘區,通過載流子(電子或空穴)越過勢壘注入漂移區,在渡越時間效應下産生負阻特性,從而在微波頻段(通常為3-50 GHz)實現振蕩或放大功能。
核心特征
使用本征半導體層(如矽或砷化镓)作為勢壘區,載流子需依靠熱動能而非隧道效應越過勢壘,降低噪聲并提升溫度穩定性。
正向偏壓下,載流子從重摻雜的發射區(P⁺或N⁺)以熱發射形式注入本征區,形成空間電荷限制電流。
載流子在漂移區的渡越時間與微波信號相位匹配時,産生動态負阻,實現微波能量轉換。
與類似器件的區别
特性 | BARITT二極管 | IMPATT二極管 | TRAPATT二極管 |
---|---|---|---|
工作機理 | 熱電子發射 | 雪崩擊穿 | 俘獲等離子體 |
噪聲系數 | 低(~20 dB) | 高(~30 dB) | 中等 |
效率 | 中(5-10%) | 高(10-20%) | 極高(20-75%) |
適用頻段 | 中低頻段 | 高頻段 | 低頻段 |
典型應用場景
權威參考文獻
"BARITT diodes utilize thermionic emission over a built-in barrier, distinct from avalanche mechanisms."
(來源:IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 24, p. 156, 1977)
S.M. Sze在《半導體器件物理》中指出,BARITT的注入效率取決于勢壘高度與載流子熱能的比例(公式:$J propto T e^{-qphi_B / kT}$),其中$phi_B$為勢壘高度。
注:以上内容綜合半導體物理經典理論與IEEE文獻,技術細節可進一步查閱:
"本質能障二極管"這一術語并未直接出現,但結合二極管的基本原理和半導體特性,可以對其含義進行專業解讀:
核心概念解析 二極管的核心特性是PN結形成的"能障"(即勢壘)。當P型與N型半導體結合時,載流子擴散形成空間電荷區,産生自建電場,這個電場形成的電勢差就是本質能障。
能障的數學表達 勢壘高度可通過公式表達: $$ V_{bi} = frac{kT}{q} lnleft(frac{N_A N_D}{n_i}right) $$ 其中$N_A$和$N_D$分别代表P區和N區的摻雜濃度,$n_i$為本征載流子濃度。
工作特性
注:該術語可能是對普通二極管物理本質的描述,并非标準分類術語。如需更專業的器件參數,建議查閱半導體物理教材或器件手冊。
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