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耿氏二極管
鎖定
耿氏二極管（英語：Gunn diode，香港作耿氏二極體，台灣作甘恩二極體、剛氏二極體），或稱轉移電子器件（transferred electron device, TED）是一種在高頻率電子學中應用的二極管形式。與一般的二極管同時具有N型區和P型區不同，它只由N型雜質半導體材料組成。耿氏二極管具有三個區域：兩端是N型重摻雜區，介於二者中間的是一層輕摻雜的薄層。當電壓施加在耿氏二極管的兩端時，中央薄層處的電梯度（electrical gradients，類似電化學梯度）最大。由於在導體材料中，電流與電壓成正比，導電性將會產生。最終，中央薄層處會產生較高的電場值，從而得到較高的電阻，阻止導電性的進一步增加，電流會開始下降。這意味着耿氏二極管具有負阻（Negative resistance）效應，或稱負微分電阻（Negative differential resistance）。
耿氏二極管工作原理
利用負微分電阻性質與中間層的時間特性，可以讓直流電流通過耿氏二極管，從而形成一個弛豫振盪器（Relaxation oscillator）。在效果上，耿氏二極管中的負微分電阻會抵消的部分真實存在的正阻值，這樣就可以使電路等效成一個“零電阻”的電路，從而獲得無窮振盪。振盪頻率部分取決於耿氏二極管的中間層，不過也可以通過改變其他外部因素來改變振盪頻率。耿氏二極管被用來構造10 GHz或更高（例如太赫茲級別）的頻率範圍，這時共振腔常被用來控制頻率。共振腔可以是波導等形式。頻率以機械進行調諧（如通過改變共振腔的參數）。
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耿氏二極管製作材料
耿氏二極管理論基礎
耿氏二極管的理論基礎是耿氏效應（Gunn effect），兩個命名中“耿氏”都是來自於IBM的同名物理學家J. B. Gunn，他在1962年發現了這一效應。當時他反對將實驗中的一些不連續現象視為噪聲，他對這現象做了一些研究。1965年6月，貝爾實驗室的Alan Chynoweth指出，只有電子在能谷間的轉移可以解釋這一實驗現象。對此現象的解釋參見Ridley-Watkins-Hilsum理論。
耿氏效應及其與Ridley-Watkins-Hilsum效應的聯繫，在1970年的一些專著（例如轉移電子器件、以及後來電荷傳輸非線性波動方法等領域的書籍）中被展現。其他一些涉及耿氏二極管的書籍在研究過程中出版，這些資料可以在圖書館等文獻機構查閲到。
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- 參考資料
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- 1. Gribnikov, Z. S., Bashirov, R. R., & Mitin, V. V. (2001). Negative effective mass mechanism of negative differential drift velocity and terahertz generation. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 7(4), 630-640.
- 2. V. Gružinskis, J.H. Zhao, O.Shiktorov and E. Starikov, Gunn Effect and the THz Frequency Power Generation in n(+)-n-n(+) GaN Structures, Materials Science Forum, 297--298, 34--344, 1999.
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