Диоды с резонансным туннелированием

Перспективные функциональные устройства разработаны на основе тонкопленочных структур полупроводник-диэлектрик-полупроводник. Это преобразователи постоянного напряжения в переменный ток и другие перестраиваемые устройства.

В основе работы таких диодов лежит эффект туннелирования носителей сквозь потенциальный барьер, а также квантовый размерныйэффект (пп. 9.1, 9.3). На рис. 9.10 проиллюстрирована работа такого устройства.

В исходном состоянии (U=0, ΔЕ=0) туннелирования не происходит, поскольку справа и слева от диэлектрика находятся либо одинаково заполненные, либо одинаково пустые уровни (рис. 9.10, б).

П

Д

П

а) б)

в) г)

 

Рис. 9.10. Работа ПДП-структуры: а – схема структуры; б – U=0; в – U=U₁; г – U>U₁, E₂=E₃

Если приложенное напряжение U=U₁ таково, что , туннелирования также не происходит по определению (рис. 9.10, в). Когда напряжение достигает U>U₁, и между этими (и некоторыми другими) уровнями начинается туннелирование, в системе ПДП возникает ток.

В процессе работы ПДП-структуры при монотонном нарастании напряжения во внешней цепи возникает импульсный ток. Если систему, находящуюся в состоянии (рис. 9.10), возбудить с помощью внешнего источника (например, электромагнитного излучения), она будет зависеть от параметров этого источника, например, длины волны, интенсивности света и так далее.