25. Вах тунельного діода.

Тунельний діод - напівпровідниковий прилад на основі pn-переходу, утвореного виродженими напівпровідниками. У цих діодах тунельний ефект проявляється вже при невеликих позитивних напругах на pn-переходах.

Тунельний діод - НВЧ прилад, який працює в сантиметровому діапазоні хвиль . Тунельні діоди ставляться до негатронів / мають ділянку з негативним опором / n-типу.

26. Загальні дані про напівпровідники.

Напівпровідниковими матеріалами називаються матеріали, які мають питомий опір(по-російські – удельное сопротивление) в межах ρ = 10 ⁻⁵ ÷ 10¹⁰ Ом · см, та займають по цьому показнику проміжне положення між металами (ρ = 10 ⁻⁶…10 ⁻⁵ Ом∙см) та діелектриками (ρ = 10¹⁰…10¹⁵ Ом∙см).

Напівпровідниковими властивостями володіють як неорганічні, так і органічні; кристалічні та аморфні, тверді та рідкі, немагнітні та магнітні матеріали.

При виготовленні НП, а також ІС найчастіше використовують такі напівпровідникові матеріали, як Ge – германій, Si – кремній та GaAs – арсенід галію.

Найважливішою ознакою напівпровідників є сильна залежність електричного опору від:

а) температури;

б) ступеня опромінення світлом;

в) рівня іонізуючого випромінювання;

г) кількості домішок та інше.

При нагріванні питомий опір провідників збільшується, а напівпровідників зменшується.

27. Пряме та зворотнє включення р-п переходу.

Якщо прикласти до напівпровідника зовнішню пряму напругу U_пр (плюс до р-області, мінус до n-області), то збіднений шар р-n-переходу звужується, а його провідність збільшується (див. рис. 5). Оскільки зовнішнє електричне поле Е прикладається назустріч внутрішньому полю Е_к, результуюча напруженість поля в запірному шарі знижується і потенційний бар’єр дорівнює:

.

При цьому зростає кількість носіїв, що мають енергію, достатню для здолання потенційного бар’єра, і збільшується дифузійна складова І_диф струму через перехід. Дрейфова складова визначається тільки кількістю неосновних носіїв заряду, які підійшли до запірного шару в процесі теплового руху. Тому дрейфовий струм неосновних носіїв від прикладеної напруги не залежить.

Таким чином, повний струм через перехід дорівнює: І = І_диф − І_др > 0.

Це прямий струм р-n-переходу. Зменшення результуючого поля р-n-переходу приводить до зменшення об’ємного заряду та звуження запірного шару. Цей процес називається – інжекцією основних носіїв заряду:

• дірок з області р-типу в область n-типу;

• та електронів з області n-типу в область р-типу.

Прикладення до напівпровідника зворотньої зовнішньої напруги.

Якщо змінити полярність зовнішньої напруги, тобто до області р прикласти мінус, а до області n – плюс, то зовнішнє поле Е_зв складається з внутрішнім полем Е_к і потенційний бар’єр підвищуватиметься.

Дифузія носіїв через перехід стає практично неможливою і тому струм І_зв = І_др. У цьому випадку поле р-n-переходу утягує всі неосновні носії, які підійшли до нього, незалежно від потенційного бар’єра і через перехід тече струм тільки неосновних носіїв:

• струм дірок із n-області в р-область,

• і електронів із р-області в n-область.

Цей струм, який називається зворотним струмом, значно менший за прямий струм через перехід, тому що кількість неосновних носіїв у напівпровіднику мала. Цей процес носить назву – екстракції неосновних носіїв.