La possibilité d'effets de résistance négative dans les semi-conducteurs

La possibilité d'obtenir des effets de résistance négative d'une nouvelle manière dans les semi-conducteurs est discutée. Le principe de la méthode est de chauffer les porteurs dans une sous-bande à haute mobilité avec un champ électrique afin qu'ils transfèrent lorsqu'ils ont une 'température' suffisamment élevée vers une sous-bande à basse mobilité de plus haute énergie. Les conditions requises pour la résistance négative sont discutées en général et des conditions plus spécifiques sont obtenues pour certains cas simples de bandes sphériques et ellipsoïdales en résolvant l'équation de Boltzmann. Il est montré que le cas le plus favorable est lorsque les sous-bandes sont suffisamment séparées en énergie pour que l'émission de phonons optiques soit le mécanisme dominant pour la relaxation d'énergie dans les deux sous-bandes. Les alliages Ge-Si et certains composés III-V peuvent présenter des structures de sous-bande appropriées dans les bandes de conduction. Le cas du silicium uniaxialement contraint de type p semble marginal dans la région où le courant est proportionnel à la racine carrée du champ électrique. L'instabilité électrique d'un cristal avec une résistance négative différentielle est brièvement discutée et il est souligné qu'une sorte de formation de 'domaine électrique' peut s'établir et inhiber l'observation de la résistance négative. Les effets secondaires qui peuvent influencer la condition pour la résistance négative, tels que le chauffage de l'échantillon, qui est avantageux, et l'ionisation par impact, qui est délétère, sont également discutés.