Instabilities and Turbulence in Semiconductors

Abstract

A stability calculation shows that a special type of pinch-like instabilities appears a t potential barriers in semiconductors, as well as in ionized gases. These "magnetic barrier instabilities" produce turbulence in the plasma of current carriers. The form and the frequency-limits of the resulting turbulence or noise-spectrum permit an explanation of flicker noise. Furthermore the result of a calculation yielding instabilities of the thermal conduction a t potential barriers in semiconductors with free terminals is discussed. Like the instabilities of the electric conduction we mentioned, they result from the usual macroscopic-phenomenological equations, but in contrast to the magnetic ones these "thermal barrier instabilities" appear only in special conditions. Eine Stabilitiitsrechnung zeigt, daB in Halbleitern wie auch in ionisierten Gasen eine besondere Art von pinch-iihnlichen Instabilitiiten an Potentialschranken auftritt. Diese ,,magnetkchen Schrankeninstabilitiiten" rufen Turbulenz im Plasma der Ladungstrager hervor. Die Form und die Grenzen des sich ergebenden Turbulenz-oder Rauschspektrums erlauben eine Erkliirung des Funkelrauschens. AnschlieBend wird iiber Instabilitiiten der Wiirmeleitung durch Potentialschranken in stromlosen Halbleitern berichtet. Diese folgen wie auch die eben behandelten Instabilitiiten der elektrischen Stromleitung aus den makroskopisch-phiinomenologischen Gleichungen, treten aber im Gegensatz zu ihnen nur unter speziellen Bedingungen auf.