Самостоятельная работа 2 по предмету «электроника и схемы»

Основные параметры туннельных диодов

Основными параметрами являются:
1) Пиковый ток I_П - значение прямого тока в точке максимума вольт - амперной характеристики.
2) Ток впадины I_В - значение прямого тока в точке минимума вольт - амперной характеристики.
3) Отношение токов I_П/ I_В (для туннельных диодов из галлия - мышьяка отношение I_П/ I_В ?10, для германиевых - 3?6).
4) Напряжение пика U_П - значение прямого напряжения, соответствующее пиковому току.
5) Напряжение впадины U_В - значение прямого напряжения, соответствующее току впадины.
6) Напряжение раствора U_pp- значение прямого напряжения на второй восходящей ветви, при котором ток равен пиковому току.
Данные параметры проиллюстрированы на рисунке 5:

Рисунок 5
туннельный диод электромагнитный колебание

Изготовление

Для изготовления туннельных диодов использую полупроводниковый материал с очень высокой концентрацией примесей, вследствие чего получается очень малая толщина p-n перехода (около 10^-2 мкм), что на два порядка меньше, чем в других полупроводниковых диодах. Это сделано с целью уменьшить величину потенциального барьера и сделать таким образом возможным туннелирование электронов.
Равновесная разность потенциалов и ширина обедненного слоя, через который происходит туннелирование, зависят от концентрации дырок и электронов по обе стороны от границы раздела полупроводников p и n типа: чем больше концентрация, тем больше равновесная разность потенциалов и уже высота потенциального барьера. Концентрация электронов и дырок обуславливается количеством введенных в полупроводники примесей. Так, чтобы германий и кремний имели электронную проводимость, в них вводят сурьму, мышьяк или фосфор (доноры), а для придания дырочной проводимости используют индий, галлии, бор (акцепторы).
Рисунок 6. ВАХ для германиевых и кремниевых диодов.
Наиболее распространенным способом изготовления p-n переходов является метод сплавления. Сущность его сводится к тому, что на поверхность пластинки германия, например электронного типа проводимости, толщиной 0,1-0,5 мм наносится капля индия. При температуре порядка 500-600 ?С происходит сплавление индия германием, в результате чего на поверхности германия образуется тонкий слой сплава индий - германий.
У обычных полупроводниковых диодов и транзисторов концентрация электронов и дырок редко превышает 10¹⁷ в см ³ . Как уже было отмечено ранее, для обеспечения туннельного эффекта необходимо максимально повысить равновесную разность потенциалов и сузить высоту потенциального барьера. Для этого концентрацию примесей увеличивают до 10¹⁹ - 10²⁰ в см³ . Ширина потенциального барьера в таком случае составит 0,01 мк. При таких условиях туннельный ток должен протекать даже без приложенного внешнего напряжения.

3.