Туннелирование в микроэлектронике (стр. 7 из 7)

Рис. 3.3 Энергетическая диаграмма туннельного диода при U_пр=0,2 В

На рис. 3.4 рассмотрен случай, когда обратное напряжение U_обр=0,2 В.
Высота потенциального барьера стала 1 эВ, и значительно увеличилось число
уровней, занятых электронами в валентной зоне р-области и соответствуют их
свободным уровням в зоне проводимости n-области. Поэтому резко возрастает
обратный туннельный ток, который получается такого же порядка, как и ток
при прямом напряжении.

Вольт-амперная характеристика туннельного диода (рис. 3.5) поясняет рас-
смотренные диаграммы. Как видно, при U=0 ток равен нулю. Увеличение
прямого напряжения до 0,1 В дает возрастание прямого туннельного тока до
максимума (точка А). Дальнейшее увеличение прямого напряжения до 0,2 В
сопровождается уменьшением туннельного тока. Поэтому в точке Б получается
минимум тока и характеристика имеет падающий участок АБ, для которого
характерно отрицательное сопротивление переменному току:

(3.1)

U_обр=0,2 B

n p

ЗП

1 эВ

i_обр

ВЗ

0,6 эВ ЗЗ

Рис. 3.4 Энергетическая диаграмма туннельного диода при U_обр=0,2 В.

i_пр, мА

4 _ А

3 _

2 _

1 _

Б

U_обр

-0,1 0,1 0,2 0,3 0,4 U_пр

i_пр, мА

Рис. 3.5 Вольт-амперная характеристика туннельного диода.

После этого участка ток снова возрастает за счет прямого диффузионного
тока. Обратный
ток получается такой же, как прямой, т. е. вo много раз больше, нежели
у обычных диодов.

Туннельны диоды могут примкнятся в технике СВЧ, а также во многих импульсных радиоэлектронных устройствах, рассчитанных на высокое быстродействие. Помимо весьма малой инерционности достоинством туннельных диодов является их стойкость к ионизирующему излучению. Малое потребление энерги от источника питания также во многих случаях следует считать достоинством туннельных диодов. К сожелению, эксплутация этих диодов выявила существенный их недостаток. Он заключается в том, что эти иоды подвержены значительному старению, то есть с течением времени их характеристики и параметры заметно изменяются, что может привести к нарушению нормальной работы того или иного устройства.

Все туннельные диоды имеют весьма малые размеры. Например, они могут быть оформлены в целиндрических герметичных малостеклянных корпусах диаметром 3 – 4 мм и высотой около 2 мм. Выводы у них гибкие ленточные. Масса не превышает 0,15 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. И.В. Боднарь, Л.Г. Березуцкий «Методическое пособие к лабораторным работам по курсу ФХОМКиТ РЭС и ЭВС». Мн.; БГУИР, 1997 г.

2. И.В. Боднарь, Л.Г. Березуцкий «Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу ФХОМКиТ РЭС и ЭВС. Раздел «Контактные явления»». Мн.; БГУИР, 1998 г.

3. Г.И. Епифанов, Ю.А. Мома «Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА». М.; «Советское радио», 1979 г.

4. И.П. Жеребцов «Основы электроники». Ленинград, «Энергоатомиздат», 1985 г.

5. В.В. Новиков «Теоретические основы микроэлектроники». М.; «Высшая школа», 1972 г.

6. К.В. Шалимова «Физика полупроводников». М.; «Энергия», 1976 г.

7. Под редакцией Г.Г. Шишкина «Электронные приборы». М.; «Энергоатомиздат», 1989 г.

8. А.А. Штернов «Физические основы конструирования, технологии РЭА и микроэлектроники». М.; «Радио и связь», 1981 г.