Туннельный диод.

Туннельный диод – это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт - амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательного сопротивления.

Для существования туннельного тока при небольших напряжениях на p-n переходе необходимо, чтобы переход был узким, а также, чтобы с обеих стор p-n перех имелись изоэнергетические уровни, между которыми возможны туннельные переходы. Для этого p- и n- области туннельного диода должны быть вырожденными.

В вырожд полупроводнике уровень Ферми лежит в разрешённой зоне, в полупров n-типа – в зоне проводимости; p-типа – в валентной. Расстояние уровня Ферми от краев зон обозн соответственно ξ_n и ξ_p.

При отсутствии напряжения смещения на p-n переходе (13.1а) уровень Ферми в p- и n- областях проходит гориз, нет перекрытия своб и занятых уровней в p- и n- областях, отсут токи через переход.

При обратном смещении на переходе (13.1б) уровень Ферми F_p в p-области смещается вверх относ уровня Ферми F_n в n-области на величину внешнего смещения , при этом против заполненных состояний в p-области появляются свободные состояния в n-области, во внеш цепи пойдёт ток. При увел обратного смещения число перекрывающихся уровней растёт, обратный ток монотонно увел. Крутому росту обр тока способствует также увел вероятности туннелирования, вызванное ростом поля в переходе.

При полож смещении на переходе число перекр состояний сначала растёт до положения, когда интервалы заполненных состояний в n-области и своб состояний в p-области макс перекрываются, при этом ток максимума, а затем убывает (13.1в). При ещё больших полож смещениях (13.1г) потенц барьер в переходе знач понижается, становится возможной инжекция неосновных носителей заряда – появляется диффузионный ток.

ВАХ тунн диода (13.2) опис след параметрами:

-величина тока I_p, соответствующая максимуму (пику) ВАХ, и напряжением на диоде при токе максимума U_p;

-величина минимального тока I_υ, соответствующая минимуму ВАХ и напряжению минимуму U _υ;

-напряжение U_F, соответствующее напр на диоде при токе, равном I_p на диффузионной ветви характеристики.