Материал: Описание диода Шоттки, стабилитрона, варикапа и тиристора

Начиная с нек-рого значения U_мин, эти зоны не перекрываются (рис. 2, в)и туннельный ток прекращается (точка Г на кривой 2, рис. 1); через р - n-переход течёт только диффуз. ток I_д. При U>U_мин Т. д. подобен обычному полупроводниковому диоду, включённому в прямом направлении.

При подаче напряжений обратного направления (рис. 2, г) в Т. д. существует ток за счёт электронов, туннелирующих из валентной зоны p-области на свободные разрешённые энергетич. уровни зоны проводимости и-области; этот ток быстро возрастает с увеличением обратного напряжения.

Рис. 1. ВАX туннельных диодов на основе Ge (1)и GaAs (2): U-напряжение смещения на туннельном диоде; I/I_макс -отношение тока через диод к току в максиме ВАX; I_мин-ток в минимуме ВАX (отнесённый к I_макс); U_макс и U_мин-напряжения смещения, соответствующие токам I_макс и I_мин; I_т-туннельный ток; I_д -диффузионный (тепловой) ток.

Рис. 2. Энергетические диаграммы p-n-перехода туннельного диода при различных напряжениях смещения (U₁ и U₂ - прямые смещения, U₃ - обратное смещение);-верхняя граница валентной зоны; -нижняя граница зоны проводимости; - уровни Ферми дырок и электронов; -ширина запрещённой зоны; W-ширина p- n-перехода; I, и I_д - туннельный и диффузионный токи; е - заряд электрона.

Основные параметры Т. д.: макс. прямой ток I_макс и мин. прямой ток I_мин, соответствующие им напряжения U_макс и U_мин (значения этих параметров для Т. д. на GaAs и Ge приведены на рис. Г); отрицат. дифференц. сопротивление, определяемое наклоном падающего участка ВАХ (ВГ на кривой 2, рис. 1), имеет значения (по абс. величине) для разл. типов Т. д. от единиц до десятков Ом Т. д. могут работать в более широком интервале темп-р, чем обычные диоды, изготовленные на основе того же материала (до 200 °С германиевые; до 600 °С арсенидгаллиевые). Поскольку рабочий диапазон смещений Т. д. расположен в области значительно более низких напряжений по сравнению с др. полупроводниковыми приборами, то они относительно маломощны (выходная мощность порядка мВт). Малая инерционность процесса туннелирования электронов позволяет применять Т. д. на частотах СВЧ-диапазона вплоть до десятков ГГц. Предельная рабочая частота Т. д. (при использовании его в качестве прибора с отрицат. сопротивлением) выражается через параметры эквивалентной схемы (рис. 3) в виде полупроводниковый схема диод туннельный

а резонансная частота паразитных колебаний определяется ф-лой

Для усилит. Т. д. необходимо, чтобы выполнялись условия , где f_о - рабочая частота. Величинами R_п С_п, r_s, а соответственно и частотными характеристиками диода можно управлять, если изменять степень легирования областей полупроводника по обе стороны от р-n-перехода (сувеличением степени легирования частотный предел Т. д. возрастает). Частотные соотношения Т. д. накладывают также ограничения на технологию изготовления и конструктивное оформление диодов: в Т. д., чтобы достичь малых L_к, электрич. контакт к вплавленной металлич. капле на кристалле полупроводника выполняют с помощью металлич. мембраны, ленточного лепестка или пластины; при этом L_к составляет 10^-10 Гн. Обычно Т. д. оформляются в металлокерамич. корпусе.

Рис. 3. Эквивалентная схема туннельного диода: R_п и С_п-дифференциальное сопротивление и ёмкость р -n-перехода; r_s-омическое сопротивление потерь; L_k и С_к - индуктивность и ёмкость корпуса.

Т. д. находят применение в схемах усилителей и генераторов СВЧ-диапазона, в быстродейств. переключающих устройствах, устройствах памяти с двоичным кодом и т. д.

ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ (туннелирование) - квантовый переход системы через область движения, запрещённую классич. механикой. Типичный пример такого процесса- прохождение частицы через потенциальный барьер, когда её энергия меньше высоты барьера.