Туннельные диоды

 

В туннельных и обращённых диодах используется туннельный эффект в вырожденных полупроводниках, в которых этот эффект наблюдается при малых прямых напряжениях.

Вырожденные полупроводники– полупроводники с высокой степенью концентрации носителей заряда (N = ).

Мы получаем очень малую толщину p-n-перехода. Поэтому туннельный пробой наблюдается при прямых напряжениях p-n-перехода. На прямой ветви ВАХ появляется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ток падает).

При нулевом напряжении внутри этого диода наблюдается туннельный эффект за счёт высокой концентрации примесей.

 

 

В точке 2 туннельный эффект практически исчезает.

В точке 3 практически все носители участвуют в инжекции.

При обратном включении улучшаются условия для туннелирования.

 

0 → 3 – инжекционный ток;

2 → 4 – туннельный эффект.

Такая ВАХ появляется в результате наложения двух характеристик.

Важной особенностью туннельного диода является наличие участка 1-2. Этот участок может быть использован как для генерации колебаний, так и для усиления высокочастотных сигналов.

− пиковый ток;

− ток впадины, минимальный ток через диод.

Чем больше , тем лучше диод.

Для арсенидо-галлиевых туннельных диодов: = 100-150 мВ, = 400-500 мВ.

Для германиевых туннельных диодов: = 40-50 мВ, = 250-300 мВ.

Существенное преимущество туннельного диода – это высокие частотные свойства.

На участке 1-2 наблюдается эффект туннелирования и здесь не происходит накопления неосновных носителей заряда. Инжекционный ток равен нулю. Диод может работать на частотах вплоть до сотен ГГц. Частотные свойства диода ограничены паразитными ёмкостями.

До недавнего времени это был единственный прибор, работающий в диапазоне ГГц.