La posibilidad de efectos de resistencia negativa en semiconductores

Se discute la posibilidad de obtener efectos de resistencia negativa de una nueva manera en semiconductores. El principio del método es calentar portadores en una sub-banda de alta movilidad con un campo eléctrico para que transfieran, cuando tengan una 'temperatura' suficientemente alta, a una sub-banda de baja movilidad de mayor energía. Se discuten las condiciones requeridas para la resistencia negativa en términos generales y se obtienen condiciones más específicas para algunos casos simples de bandas esféricas y elipsoidales al resolver la ecuación de Boltzmann. Se muestra que el caso más favorable es cuando las sub-bandas están suficientemente separadas en energía para que la emisión de fonones ópticos sea el mecanismo dominante de relajación de energía en ambas sub-bandas. Las aleaciones de Ge-Si y algunos compuestos de III-V pueden tener estructuras de sub-banda adecuadas en las bandas de conducción. El caso de silicio uniaxialmente deformado de tipo p parece ser marginal en la región donde la corriente es proporcional a la raíz cuadrada del campo eléctrico. Se discute brevemente la inestabilidad eléctrica de un cristal con resistencia negativa diferencial y se señala que algún tipo de formación de 'dominio eléctrico' puede establecerse e inhibir la observación de resistencia negativa. También se discuten los efectos secundarios que pueden influir en la condición para la resistencia negativa, como el calentamiento del especímen, que es ventajoso, y la ionización por impacto, que es perjudicial.