Ганна ефект, явище генерації високочастотних коливань електричного струму j в напівпровіднику, в якого об'ємна вольтамперная характеристика має n-образній вигляд ( мал. 1 ). Ефект був виявлений вперше американським фізиком Дж. Ганном (J. Gunn) в 1963 в двох напівпровідниках з електронною провідністю: арсеніді галію (Gaas) і фосфіді індія (INP). Генерація відбувається, коли постійна напруга V , прикладене до напівпровідникового зразка завдовжки l , таке, що електричне поле Е в зразку, рівне Е = V/l, поміщене в деяких межах Е 1 £ E ( E 2 . E 1 і E 2 обмежують падаючу ділянку вольтамперной характеристики j (E), на якому диференціальний опір негативний. Коливання струму мають вигляд серії імпульсів ( мал. 2 ). Частота їх повторення назад пропорційна довжині зразка l .
Р. е. пов'язаний з тим, що в зразку періодично виникає, переміщається по ньому і зникає область сильного електричного поля, яку називають електричним доменом. Домен виникає тому, що однорідний розподіл електричного поля при негативному диференціальному опорі нестійкий. Дійсно, хай в напівпровіднику випадково виник неоднорідний розподіл концентрації електронів у вигляді дипольного шару — в одній області концентрація електронів збільшилася, а в іншій — зменшилася ( мал. 3 ). Між цими зарядженими областями виникає додаткове поле DE (як між обкладаннями зарядженого конденсатора). Якщо воно додається до зовнішнього поля Е і диференціальне опір зразка позитивний, тобто струм зростає із зростанням поля E , то і струм усередині шаруючи більше, ніж поза ним (Dj > 0). Тому електрони з області з підвищеною щільністю витікають в більшій кількості, чим втікають в неї, внаслідок чого виникла неоднорідність розсмоктується. Якщо ж диференціальний опір негативний (струм зменшується із зростанням поля), то щільність струму менша там, де поле більше, тобто усередині шаруючи. Що спочатку виникла неоднорідність не розсмоктується, а, навпроти, наростає. Зростає і падіння напруги на дипольному шарі, а поза ним падає (т. до. полное напруга на зразку задана). Врешті-решт утворюється електричний домен, розподіл поля і щільності заряду в якому змальовані на мал. 4 . Поле поза сталим доменом менше порогового E 1 , завдяки чому нові домени не виникають.
Оскільки домен утворений носіями струму — «вільними» електронами провідності, то він рухається у напрямі їх дрейфу із швидкістю v, близькою до дрейфової швидкості носіїв поза доменом. Зазвичай домен виникає не усередині зразка, а в катода. Дійшовши до анода, домен зникає. У міру його зникнення падіння напруги на домені зменшується, а на всій останній частині зразка відповідно зростає. Одночасно зростає струм в зразку, т. до. увеличивается поле поза доменом; по мірі наближення цього поля до порогового поля E 1 щільність струму наближається до максимальній j maкc ( мал. 1 ). Коли поле поза доменом перевищує E 1 , в катода починає формуватися новий домен, струм падає і процес повторюється. Частота n коливань струму дорівнює зворотній величині часу проходження домена через зразок: n = v/l. В цьому виявляється істотна відмінність Р. е. від генерації коливань в ін. приладах з n-образною вольтамперной характеристикою, наприклад в ланцюзі з тунельним діодом, де генерація не пов'язана з освітою і рухом доменів і частота коливань визначається ємкістю і індуктивністю ланцюга.
В Gaas з електронною провідністю при кімнатній температурі E 1 ~3·10 3 в/см, швидкість доменів v » 10 7 см/сек. Зазвичай використовують зразки завдовжки l = 50—300 мкм, так що частота коливань n, що генеруються = 0,3—2 Ггц. Розмір домена ~ 10—20 мкм. Р. е. спостерігався, окрім Gaas і INP, і в ін. електронних напівпровідниках: Ge, Cdte, Znse, Insb, а також в Ge з дірковою провідністю. Р. е. користуються для створення генераторів і підсилювачів діапазону надвисоких частот (див. Генерування електричних коливань ) .
Літ.: «Solid State Communications», 1963, v. 1 №4, р. 88-91: Гані Дж., Ефект Ганна, «Успіхи фізичних наук», 1966, т. 89. ст 1, с. 147; Вовків А. ф., Коган Ш. М., Фізичні явища в напівпровідниках з негативною диференціальною провідністю, там же, 1968, т. 96, в, 4, с. 633; Льовінштейн М. Е., Ефект Ганна, «Зарубіжна радіоелектроніка», 1968 № 10, с. 64; Льовінштейн М. Е., Шур М. С., Прилади на основі ефекту Ганна, там же, 1970, ст 9, с. 58.
