лекции, учебные пособия / лекции полупроводниковые диоды кулагин в.с. / Электроника / 13

Туннельные и обращенные диоды.

Туннельный диод- это п/п диод, на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на ВАХ при прямом напряжении участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

ВАХ имеет следующий вид:

Из-за высокой концентрации примесей зона донорных атомов перекрывается с дном зоны проводимости в n-области, а примесная зона акцепторных атомов перекрывается с потолком валентной зоны в р-области.

Уровень Ферми (W_F) смещается в гибридную зону проводимости в п- области и в гибридную валентную зону в р-области.

Полупроводники подобного типа называются вырожденными (или полуметаллами).

Прежде чем изобразить энергетическую диаграмму такой структуры, рассмотрим энергетические диаграммы (простейшие) п/п.

Согласно принципу Паули на одном и том же энергетическом уровне может находиться не более 2 электронов с противоположными спинами.

Вероятность нахождения свободного электрона p(W) в энергетическом состоянии W при Т Ф ОК, определяется статистической функцией Ферми-Дюрака:

Отсюда WF- уровень энергии, который может обладать электрон с вероятностью р=1/2 при Т ≠ ОК

Уровень Ферми одинаков во всех частях равновесной системы, какой бы разнородной она не была.

Основными параметрами туннельного диода являются:

1. I_П- ток пика > 0,1 -:- 100 мА

2. I_П/I_В-=5 -:- 20 - отношение тока пика к току впадины

3. R_Д(a6)=dU/dI отрицательное дифференциальное сопротивление. Наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением

позволяет использовать туннельные диоды для генерации и усиления сигналов, а также в быстродействующих импульсных переключающих схемах. Схема использования т.д. имеет вид: