2.5. Параметры электронно-дырочного перехода с туннельным эффектом

Параметры электронно-дырочных переходов с туннельным эффектом имеют некоторую специфику по сравнению с параметрами, применяемыми для характеристики обычных p-n переходов. В качестве параметров используют напряжения и токи, определяющие характерные точки вольтамперной характеристики (см. рис. 8). К ним относятся I_П, U_П, I_ВП, U_ВП, U_Р, ,U_{ОБР
ДОП}. I_П – пиковый ток. Это прямой ток в точке максимума прямой ветви вольтамперной характеристики (точка А, рис. 8). Величина тока пика зависит, во-первых, от степени легирования областей, так как это определяет глубину залегания энергетических уровней Ферми в разрешенных зонах исходных полупроводников n⁺- и p⁺- типов; во-вторых, пропорциональна площади электронно-дырочного перехода. При увеличении концентрации примесей уменьшается равновесная ширина p-n перехода l₀ (2), а контактная разность потенциалов φ_К (9) растет, что приводит к увеличению напряженности электрического поля в переходе и значительному возрастанию тока пика. Величина тока пика для различных электронно-дырочных переходов с туннельным эффектом колеблется от единиц миллиампер до нескольких ампер. U_П – напряжение пика. Это прямое напряжение, соответствующее пиковому току I_П (точка А ВАХ, рис. 8). U_П зависит от степени легирования и составляет обычно (60–90) мВ для германиевых и (100–180) мВ арсенид-галлиевых p-n переходов. I_ВП – ток впадины. Это прямой ток в точке минимума ВАХ (см. рис. 8). Ток впадины зависит от материала полупроводника (энергии ширины запрещенной зоны), из которого изготовлен электронно-дырочный переход, и температуры окружающей среды. U_ВП – напряжение впадины. Это прямое напряжение, соответствующее току впадины I_ВП (точка В ВАХ см. рис. 8). Напряжение впадины тем больше, чем выше энергия ширины запрещенной зоны полупроводника. Для германиевых электронно-дырочных переходов с туннельным эффектом U_ВП=(250–300) мВ, а для p-n переходов, выполненных на основе арсенида галлия, U_ВП=(500–700) мВ. U_Р – напряжение раствора. Это прямое напряжение, которое больше напряжения впадины, и соответствует прямому току, равному току пика. Напряжение раствора зависит от материала полупроводника, из которого изготовлен p-n переход. Обычно, U_Р_Ge = (400–450) мВ; а U_Р_GaAs = (1000–1200) мВ. – отношение пикового тока к току впадины характеризует крутизну падающего участка прямой ветви ВАХ (см. рис.8). Это отношение зависит от материала полупроводника, на основе которого выполнен p-n переход с туннельным эффектом, и составляет для германиевых переходов (5–10), а арсенид-галлиевых (8–40).U_{ОБР
ДОП} – максимально-допустимое обратное напряжение, соответствующее значению обратного тока I_ОБР
(_D₎ = - I_П (точка D ВАХ, рис. 8).

Кроме параметров, определяемых значениями токов и напряжений ВАХ электронно-дырочного перехода с туннельным эффектом, имеются сопротивления постоянному и переменному токам для прямой и обратной ветвей вольтамперной характеристики (см. рис. 8). R₀ – сопротивление постоянному току. Для прямой ветви ВАХ (см. рис. 8) R₀ обычно определяется для точки С (см. рис.8):

. (17)