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耿氏二极管振荡器的核心是耿氏二极管。耿氏二极管主要是基于n型碑化镣的导带双谷一一高能谷和
低能谷结构。1963年耿氏在实验中观察到，在n型碑化镣样品的两端加上直流电压，当电压较小时样
品电流随电压增高而增大；当电压V超过某一临界值Vth后,随着电压的增高电流反而减小（这种随电
场的增加电流下降的现象称为负阻效应）；电压继续增大（VVb）则电流趋向饱和。这说明n型碑化
碑化镣的负阻特性可用半导体能带理论解释。碑化镣是一种多能谷材料，其中具有最低能量的主谷和
能量较高的临近子谷具有不同的性质。当电子处于主谷时有效质量m*较小,则迁移率较高，当电子处于
主谷时有效质量m*较大，则迁移率较低。在常温且无外加电场时，大部分电子处于电子迁移率高而有
效质量低的主谷，随着外加电场的增大，电子平均漂移速度也增大；当外加电场大到足够使主谷的电
子能量增加至0.36eV时，部分电子转移到子谷，在那里迁移率低而有效质量较大，其结果是随着外加
电压的增大，电子的平均漂移速度反而减小。耿氏二极管的工作频率主要有偶极畴的渡越时间决定。
和汽车防撞雷达应用等新的需求，人们将注意力转移到了宽带的毫米波频段。为了使毫米波系统能在
民品中得到普及，那就必须开发高性能且低成本的器件。在毫米波频段，虽然人们对单片集成电路寄
予很大的希望，并全力进行肠技术的研究与开发。但是，作为毫米波前端的关键器件振荡器的开发也
仍面临诸多有待开发的课题。耿氏二极管因其具有良好的相位噪声和噪声而被应用于微波、毫米波的
近年来，随着微波、准微波移动通信等通信系统需求的迅速扩大，微波频率拥挤、频率资源的不足已
成为不争的事实。因此，为了适应大容量传输和汽车防撞雷达应用等新的需求，人们将注意力转移到
了宽带的毫米波频段。为了使毫米波系统能在民品中得到普及，那就必须开发高性能且低成本的器件。
在毫米波频段，虽然人们对单片集成电路寄予很大的希望，并全力进行研究与开发。但是，作为毫米
波前端的关键器件振荡器的开发也仍面临诸多有待开发的课题。耿氏二极管因其具有良好的相位噪声
目前，耿氏二极管在20千兆赫已能产生0.5瓦的连续波功率，效率3%。在10.5千兆赫能产生1.4瓦
连续波功率，效率10.8。在5千兆赫能产生300瓦脉冲功率，效率高达40%。功率最大的限累模二极
管在1.75千兆赫已获得6000瓦脉冲功率。估计今后若干年内，耿氏模体效应二极管在X波段能产生
耿氏二极管振荡器的噪声特别低，在100赫内的调幅噪声相对于载波电平为-135分贝。
偏离载波10千赫以下的调频噪声为1赫。它已用于本机振荡器、小型多普勒雷达、导航信标机等方面。
体效应器件除了作为微波振荡器以外，还可作为放大器和开关使用。作为放大器时，在C和X波段，
增益20分贝，噪声系数为15分贝，耿氏二极管自六十年代出现以来一直保持在兴盛而不衰的发展中。
由于材料、器件和电路工作者的协同努力。使得它在七十年代中期就已经相当成熟了。该器件性能稳
定、使用方便、可靠性高。其应用范围已深人微波整机的各个领域。成为微波半导体器件历史上的一
种颇为有生气的器件。目前耿氏器件大量的研究阶段已经过去，现在的问题是以大批量的生产来满足
各种应用的需要。耿氏二极管从发展初期的厘米波段覆盖到现在的毫米波的高端。
在千兆赫下可获得功率毫瓦以上可实用化的器件汇“’。实用化的耿氏振荡器在千兆赫下输出功率毫瓦「’，
由于倒装片耿氏二极管的制作工艺极其简单，器件结构也可很容易地在平面电路衬氏上制作并且通过
采用多台面结构和AIN衬底使其具有良好的散热性能。平面结构的耿氏振荡器具有高频、大功率、低
相位噪声和低成本的优点，倒装片耿氏二极管的制作工艺比较简单，可用3枚插模制作。阴极切入至
nGaAs衬底，成凹形与台面分离。耿氏二极管的功能区为台面区域的有源层nGaAs。阳极面积与阴
极相比要大得多，阳极nGaAs层所需电压比阂值电压小。因此，该区域只能起到微弱的电阻作用。用
倒装法将器件与AIN衬底相连，同时为了减轻阳极对阴极因重压而引起的断裂通常采用组件形式。器
件有源层为了降低热阻抗而采用2W的多台面结构。有源层的厚度为1.7um，其杂质浓度由阴极向阳
极逐渐增加线性倾斜掺杂.倾斜掺杂使阴极附近的电场强度增加，缩短了电子迁移而引起的畴形成时间，
。由于倒装片耿氏二极管的制作工艺极其简单，器件结构也可很容易地在平面电路衬
氏上制作，并且通过采用多台面结构和AIN衬底使其具有良好的散热性能。平面结构
的耿氏振荡器具有高频、大功率、低相位噪声和低成本的优点，固体电子学研究与进展
