Введение - Туннельный диод и его свойства

Туннельный диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, в котором имеется очень узкий потенциальный барьер, препятствующий движению электронов; разновидность полупроводникового диода. Вид вольтамперной характеристики (ВАХ) туннельного диода определяется главным образом квантово-механическим процессом туннелирования, благодаря которому электроны проникают сквозь барьер из одной разрешенной области энергии в другую. Изобретение туннельного диода впервые убедительно продемонстрировало существование процессов туннелирования в твердых телах. Создание туннельного диода стало возможно в результате прогресса в полупроводниковой технологии, позволившего создавать полупроводниковые материалы с достаточно строго заданными электронными свойствами. Путем легирования полупроводника большим количеством определенных примесей удалось достичь очень высокой плотности дырок и электронов в р - и n - областях, сохранив при этом резкий переход от одной области к другой. Ввиду малой ширины перехода (50--150 Е) и достаточно высокой концентрации легирующей примеси в кристалле, в электрическом токе через туннельный диод доминируют туннелирующие электроны. При увеличении напряжения смещения до U1 межзонный туннельный ток возрастает. Однако при дальнейшем увеличении напряжения (например, до значения U2) зона проводимости в n-oбласти и валентная зона в р-области расходятся, и ввиду сокращения числа разрешенных уровней энергии для туннельного перехода ток уменьшается -- в результате туннельный диод переходит в состояние с отрицательным сопротивлением. При напряжении, достигшем или превысившем U3, как и в случае обычного р - n-перехода, будет доминировать нормальный диффузионный (или тепловой) ток.

Первый туннельный диод был изготовлен в 1957 из германия; однако вскоре после этого были выявлены др. полупроводниковые материалы, пригодные для получения туннельного диода: Si, InSb, GaAs, InAs, PbTe, GaSb, SiC и др. В силу того что туннельный диод. в некотором интервале напряжений смещения имеют отрицательное дифференциальное сопротивление и обладают очень малой инерционностью, их применяют в качестве активных элементов в высокочастотных усилителях электрических колебаний, генераторах и переключающих устройствах.

Похожие статьи




Введение - Туннельный диод и его свойства

Предыдущая | Следующая