10. Устройства на горячих электронах

10.1. Введение

Физические принципы, лежащие в основе работы приборов на горячих электронах, сильно отличаются от тех, которые управляют поведением приборов с -переходами, например биполярного транзистора. В большой степени это различие сказывается на природе шума приборов сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн. Основной механизм шума, например, в ЛПД - это лавинный процесс, свойство, присущее самому прибору и связанное с очень высоким электрическим полем. Важный и, возможно, более известный вид шума обнаружен в диоде Ганна, а именно шум Джонсона; но даже он отличается от нашего обычного представления о тепловом шуме, так как относится к тепловым флуктуациям скорости популяции горячих электронов, которая не находится в тепловом равновесии с окружающей средой.

Рассматриваемые в этой главе приборы — это ЛПД (IMPATT), плазменные ЛПД (TRAPATT) и инжекционно-пролетные диоды (BARITT), которые являются приборами пролетного типа, а также диод Ганна — прибор на основе эффекта переноса электронов. ЛПД и плазменные ЛПД - лавинные приборы и, следовательно, имеют собственные значительные шумы, тогда как современные инжекционно-пролетный диод и диод Ганна благодаря непрерывному усовершенствованию производственной технологии имеют относительно малый уровень шума.

Приборы на горячих электронах, их принципы действия и характеристики — это в какой-то степени неясные вопросы. Прежде чем рассматривать шумовые характеристики таких приборов, расскажем о физических процессах, лежащих в основе их работы. Начнем, однако, с основных физических свойств самих горячих электронов.