ТУННЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

В отличие от всех остальных полупроводниковых диодов для изготовления туннельных диодов используют вырожденные полупроводники с высокой концентрацией примесей N =10¹⁸÷10²⁰ см⁻³. Вследствие чего толщина p-n- перехода оказывается малой порядка 10⁻²мкм. Сквозь такие тонкие потенциальные барьеры возможно туннелирование носителей заряда.

В диоде без внешнего смещения происходит туннелирование электронов из n- области в p- область и обратно. Встречные потоки электронов равны, поэтому суммарный ток через диод равен нулю.

При небольшом прямом напряжении на туннельном диоде энергия электронов в n- области увеличивается, и уровни энергии смещаются вверх. При этом происходит преимущественное туннелирование электронов из n -области в p - область, кроме того, возникает небольшой диффузионный ток электронов через понизившийся потенциальный барьер.

При прямом напряжении на диоде U _пика, когда занятые электронами уровни энергии в n -области окажутся на одной высоте со свободными энергетическими уровнями в p -область туннельный ток I _пика станет максимальным.

При дальнейшем увеличении прямого напряжения туннельный ток будет уменьшаться, ток как из-за смещения уровней энергии уменьшится количество электронов способных туннелировать из n -области в p - область.

Туннельный ток через диод окажется равным нулю при напряжении U _{впадины} (точка д), когда для свободных электронов в n -области в p - области не окажется свободных энергетических уровней. Однако при этом через диод будет проходить прямой ток I _{впадины}, связанный с диффузией электронов через понизившийся потенциальный барьер.

Далее при увеличении прямого напряжения прямой ток будет нарастать, как в обычных выпрямительных диодах.

При обратном напряжении на туннельном диоде снова возникают условия для туннелирования электронов из p -области в n -область. Возникающий при этом обратный ток будет расти по абсолютному значению с ростом по абсолютному значению обратного напряжения. Можно считать, что у туннельного диода происходит туннельный пробой при малых (по абсолютной величине) обратных напряжениях.

Таким образом, в интервале напряжений от U _пика до U _{впадины}, туннельный диод обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Как и всякий прибор с отрицательным дифференциальным сопротивлением туннельный диод может быть использован для генерации и усиления электромагнитных сигналов.

Поиск по сайту: