2.12 Туннельные диоды
Туннельный диод – это полупроводниковый диод, на прямом участке ВАХ которого имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Обозначение:
Рис. 2.9. Туннельный
диод
Рис. 2.10. ВАХ
туннельного диода
Туннельные диоды изготовляют из материала имеющего повышенное количество примесей. В результате этого р – n переход в туннельном диоде создаётся полупроводник с высокой концентрацией носителей зарядов, что приводит к малой толщине р – n перехода и к большей величине диффузионного электрического поля.
Рис. 2.11. Энергетическая
диаграмма
При отсутствии напряжения число элементов перешедших р – n переход равно числу элементов возвратившихся обратно т. е. ток в диоде отсутствует.
При приложении прямого напряжения движение элементов приобретает направленный характер.
а)
б)
а) первый участок б)
второй участок Рис.
2.12. Энергетическая диаграмма
При
достижении прямого напряжения
напряжению пика, туннельный ток имеет
максимальное значение т. к. энергетические
уровни с повышенной концентрацией
носителей зарядов в валентной зоне и
зоне носителей совпадают, и этот ток
называется током пика.
При дальнейшем увеличении прямого напряжения происходит выпрямление энергетической диаграммы. В результате туннельный эффект уменьшается, что приводит к снижению тока.
3)
Рис. 2.13. Выпрямление
энергетической диаграммы
При достижении прямого напряжения значения напряжения впадины, туннельный ток прекращается и ток через диф., равный току впадины, обусловлен движением электронов, как в обычном диоде.
4)
Рис. 2.14. Окончательная
энергетическая диаграмма
При обратном включении туннельный диод работает в режиме туннельного пробоя.
Основные параметры:
1)
пиковый ток
2)
ток впадин
3)
отношение
Для
Ars – gall
диодов
,
для Дени: 3 – 6
4)
напряжение
;
для Ars – gall
для
дени. -
5)
для арсенид – галл
Туннельные диоды используют для генерации и усиления электрических колебаний и в переключающихся схемах.
2.13 Обращённые диоды
Обращённым называют диод у которого проводимость при обратном смещении значительно больше, чем при прямом. Прямая ветвь ВАХ обращённого диода аналогична туннельному, а обратная ветвь ВАХ аналогична выпрямительному диоду.
Основные особенности:
Рис. 2.15. Энергетическая
диаграмма
обращенного
диода
Рис. 2.16. ВАХ
обращённого диода
Основные особенности:
1) способны работать только в диапазоне малых напряжений.
2) обладают хорошими частотными свойствами.
3) малочувствительны к воздействию проникающей радиации.
Схематичное обозначение:
2.14 Варикапы
Это полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости ёмкости от обратного напряжения, и который предназначен для работы в качестве элемента с электрически управляемой ёмкостью.
Схематичное обозначение:
Рис. 2.17. Варикап