건발진

요약 순도가 높은 갈륨비소의 결정의 양 끝에 강한 전류를 흘려 주어 센 전기장을 만들 때 일어나는 고체내부발진의 한 종류이다.

건효과(gunn effect)라고도 한다. 1964년 미국의 J. B. 건이 발견한 고체내부발진(bulk oscillation)의 일종이다. 비저항 0.1∼100Ω의 순도 높은 N형 갈륨비소의 결정을 판자 모양으로 다듬어서 양면에 전극을 만든다. 내부의 전기장 세기가 1㎝당 1500∼4000V에 이르는 강한 전기장을 가하면 건발진이 일어난다. 이 주파수는 전자가 전극 사이를 이동하는 데 필요한 시간의 역수가 된다. 일반적으로 고체내부발진이 10∼수백MHz임에 비해, 건발진은 상온에서 1∼20㎓의 잡음이 적은 마이크로파를 얻을 수 있으며, 효율도 상당히 높아서 클라이스트론에 견줄 만하다.

그러나 저항이 낮은 소자에 높은 전기장을 가하므로 발열량이 많아, 열에 의한 파괴가 일어나기 쉽다는 문제점이 있다. 음저항소자와 저항을 직렬로 연결하고, 여기에 전기장을 가하면 발진이 일어난다. 건소자는 음저항소자와 저항을 직렬로 연결한 것이라고 생각할 수 있다. 갈륨비소는 전도전자(傳導電子)에 유효질량이 다른 2가지 상태가 있으며, 에너지가 높아지면 유효질량이 큰 상태가 되어 이동속도가 느려진다.

건소자에 전기장을 더하면 전도전자는 대부분 이동속도가 빨라지고 전류가 커진다. 전기장을 강하게 하면 이동속도가 느린 전자가 증가하고 전류가 감소하여 음저항의 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 건발진은 인화인듐·텔루륨화카드뮴에서도 관측할 수 있다.