Теория квазибаллистического транспорта электронов в биполярном гетеротранзисторе с сильно легированной субмикронной базой

Разработан метод решения кинетического уравнения Больцмана для релаксации энергии горячих электронов в тонкой $p$-базе гетеротранзистора на плазмонах и оптических фононах (толщина базы меньше длины свободного пробега на фононах). Учитывается лишь однократное рассеяние горячего электрона на оптических фононах, которое приводит к значительному изменению направления скорости электрона. Это приближение справедливо при относительно высокой концентрации дырок в базе, например, для арсенида галлия порядка или более $10^{18}\,\text{см}^{-3}$. Полученное решение позволяет рассчитать коэффициент усиления биполярного гетеротранзистора. Численный расчет, проведенный для системы AlGaAs$-$GaAs, дает результат, совпадающий с известными экспериментальными значениями коэффициента усиления. Наблюдаемые высокие значения коэффициента усиления объясняются совместным действием двух механизмов прохождения базы инжектированными электронами — квазибаллистическим пролетом горячих электронов и диффузионным выносом остывших, так что результирующий коэффициент усиления приближенно равен произведению двух парциальных коэффициентов, относящихся к этим механизмам. Баллистический коэффициент в системе AlGaAs$-$GaAs составляет величину ${\sim20}$, тогда как диффузионный — ${\sim10^{3}}$ (при толщине базы ${\sim0.1}$ мкм). Проведено сравнение аналитического метода с результатом моделирования по методу Монте-Карло, демонстрирующее их хорошее согласие.