Abstract
熱電子在真實空間轉換元件, 可以將此元件歸於半導體－絕緣體－半導體, 當砷化鋁鎵加上一正電偏壓時, 電子在砷化鎵和砷化鋁鎵的介面累積, 形成一個通道。因此, 可以完全將三－五族中的異質結構的電晶體,類比成金氧半電晶體, 砷化鋁鎵有如金氧半電晶體中的氧化層, 只是砷化鋁鎵的位能障礙比較低而已。當電子在通道內受平行電場的加速, 電子從電場獲得足夠的能量, 便可以越過砷化鋁鎵絕緣層的位能障礙, 轉換至集極。此有如眾所皆知的熱電子效應, 熱電子從矽基板發射進入二氧化矽絕緣層中, 只是在真實空間轉換元件中, 電子不會被補捉而陷在砷化鋁鎵絕緣層中。電子受外加電場加速的過程中, 電子從電場獲得能量, 在運動過程中, 與通道內其它電子產生碰撞, 庫侖散射, 主要是能量損失是與極性光聲子, 從能量守恆方程式, 我們得到砷化鎵通道中的電子溫度, 電子溫度的高低, 關係著集極電流的大小, 所以如何估計電子溫度的高低, 是很重要的。電子溫度與電子的移洞動率和電子能量鬆弛率有關。電子能量鬆弛率越長, 電子與極性光聲子碰撞次數越少, 電子能量損失越小, 電子溫度越高。在本篇文章中, 建立一個模型, 計算電子在真實空間轉換元件的集極電流, 在模擬過程中, 電子從電場獲得能量, 越過位能障礙, 從高移動率轉動至低移動率的絕緣層, 造成漏極電流的負電阻效應, 其負電阻效應的大小, 最重要的因素是絕緣層與通道的位能障礙的大小, 金氧半電晶體中二氧化矽絕緣層的位能障礙高達3.2電子伏特, 所以電子轉換至集極的電流很小, 所以集極電流的數量級遠小於漏極電流, 所以沒有明顯的負電阻效應。