загрузка...
загрузка...
На головну

тунельний діод

Дивіться також:
  1. Світлодіоди. ПРИНЦИП ДІЇ
  2. Тунельні діоди характеризуються такими параметрами
  3. Електронно дірковий перехід. Напівпровідникові діоди.

Схеми для дослідження характеристик стабилитронов

На рис. 2.2.1 показані схеми для зняття прямих і зворотних характеристик стабилитрона. баластні опір Rб в схемі на рис. 2.2.1, б дорівнює 200 Ом. Ця ж схема служить для вимірювання коефіцієнта стабілізації.

У квантовій механіці відомий так званий тунельний ефект, що полягає в тому. що мікрочастинка з масою m і кінетичної енергією Е може проникнути за потенційний бар'єр висотою U і шириною х - х, Хоча висота бар'єру U> E.

Тунельний діод - це напівпровідниковий діод на основі виродилися-ного напівпровідника, в якому тунельний ефект призводить до появи на вольтамперной характеристиці при прямій напрузі ділянки негативної диференціальної провідності.

На відміну від всіх інших напівпровідникових діодів для виготовлен-ня тунельних діодів використовують матеріал з дуже великою концентрацією домішок (1018- 1020 см-3). Наслідком великої концентрації домішок в прилеглих до електронно-діркового переходу областях є, по-перше, мала товщина переходу (близько 10мкм), т. е. на два порядки менше, ніж в інших напівпровідникових діодах. Крізь такі тонкі потенційні бар'єри можливо туннелирование носіїв заряду.

Іншим наслідком великої концентрації домішок є розщеплення домішкових енергетичних зон, які прилягають до зони провідності в n-області і до валентної зоні в р-області. Рівні Фермі при цьому виявляються розташованими в дозволених областях (ріс.3.1.1, а). У діоді без зовнішньої напруги існує туннелирование електронів з n-області в р-область і назад. Зустрічні потоки рівні, тому сумарний струм через діод дорівнює нулю

При зворотному підключенні зовнішнього напруги до тунельного діода також існують умови для тунелювання електронів (ріс.3.1.1, б). Е виникає при цьому зворотний струм буде рости зі збільшенням зворотної напруги за абсолютним значенням. Таким чином, тунельний діод має відносно високу провідність при зворотній напрузі. Можна вважати, що у тунельного діода при мізерно малий зворотних напругах відбувається тунельний пробій.

При невеликому прямому напрузі на тунельному діоді відбувається зменшення висоти потенційного бар'єру електронно-діркового переходу або зсув енергетичної діаграми n-області щодо енергетичної діаграми р-області. Вільні енергетичні рівні р-області (зайняті дірками), розташовані безпосередньо над рівнем Фермі, виявляються на одній висоті з енергетичної діаграмі або при одних і тих же значеннях з енергетичними рівнями n-області, зайнятими електронами. Тому буде відбуватися переважне туннелирование електронів з n-області в р-область.

При прямій напрузі на діоді, коли вільні енергетичні рівні валентної і примесной зон р-області опиняться на одній висоті з зайнятими електронами енергетичними рівнями зони провідності і примесной зони c-області, тунельний струм через діод буде максимальним (ріс.3.1.2., в).

При подальшому збільшенні прямої напруги на діоді тунельний струм через діод буде зменшуватися, так як через зсув енергетичних діаграм буде зменшуватися кількість електронів, здатних туннелировать з n-області в p-область.

Тунельний струм через діод виявиться рівним нулю при деякому ще більшому прямій напрузі, коли через відносного зміщення енергетичних діаграм n- и р-область для вільних електронів n-області НЕ буде вільних енергетичних рівнів в р-області (ріс.3.1.1, г). Однак при цьому через діод буде проходити прямий струм, обумовлений переходом носіїв через що знизився потенційний бар'єр електронно-діркового переходу, т. Е. Струм, пов'язаний з інжекцією.

З подальшим збільшенням прямого напруги в зв'язку зі зменшенням висоти потенційного бар'єру прямий струм через тунельний діод буде зростати, як в звичайних випрямних діодах.

Отже, тунельний діод має негативним диференціальним опором в деякому діапазоні напруг. Це є самим інте-ресня властивістю тунельного діода, так як всякий прилад з негативним диференціальним опором може бути використаний для генерації і посилення електромагнітних коливань, а також в перемикаючих схемах.

напівпровідникових діодів «-- попередня | наступна --» Тунельні діоди характеризуються такими параметрами
загрузка...
© om.net.ua