Туннельный эффект, туннельный диод

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Мая 2013 в 15:57, реферат

Описание работы

Для облегчения понимания физика работы туннельного диода необходимо рассмотреть электронные и дырочные полупроводники, явления, возникающие при их контакте, и влияние степени легирования исходные материалов на свойства p-n-перехода.
Плоскостная модель кристаллической решётки германия дана на рис. 1а. Атомы расположены на таких расстояниях друг от друга, что их внешние (валентные) электронные оболочки взаимно проникают друг в друга.

Содержание работы

Вырожденные полупроводники. 9
Зависимость параметров от температуры. 18
Зависимость параметров туннельного диода от свойств полупроводникового материала. Сравнительная оценка диодов из разных материалов. 19
Использованная литература. 22
Методы изготовления туннельных диодов. 16
Образование p-n-перехода. 8
Обращенный диод. 16
Основные параметры туннельного диода и его эквивалентная схема. 17
Параметры туннельного диода и их определение. 17
Туннельный диод. 11
Физика туннельного диода. 3
Электронные и дырочные полупроводники. 3

Файлы: 1 файл

Физика туннельного диода.doc

— 773.00 Кб (Скачать файл)

Интересно отметить, что отношение I1/С также не зависит от площади перехода и определяется значением приведенной концентрации, по величине которой для различных материалов можно судить о их пригодности для изготовления туннельных диодов. Выше уже было показано, что диоды на основе германия p-типа обладают лучшим отношением I1/C, чем диоды из германия n-типа. У туннельных диодов из арсенида галлия это отношение наибольшее и может составлять 10−15 ма/пф (табл. 1).

  Таким образом, степень легирования материала прямо или косвенно определяет все основные параметры туннельного диода, поэтому невозможно одновременно получить оптимальными с точки зрения разнообразных радиотехнических примесей все параметры прибора. Эта трудность может быть устранена индивидуальным выбором материала и степени его легирования, обеспечивающей получение требуемых параметров для каждой специфической области применения диодов.

Таблица 1

Основные параметры  полупроводниковых материалов и  туннельных диодов, изготовленных из них

Полупроводник

m*/m0

E0, эв

 

      I1/I2

U1, мв

u3 , мв

t*макс, °С

R С, сек

I1/C, ма/пф

Ge

Si

GaAs

InSb

GaSb

0.l5

0.27

0.06

0.04

0.20

0.65

1.10

1.35

0.18

0.70

    10 − 15

     3 − 4

   40−70

    7 − 10

  15 − 20

   40−70

  80−100

  90−120

      —

   30−50

  450    

  700

1000

  200

  450

250 400

600

 25

300

0.5·10−9

0.2·10−8

0.1·10−9

0.5·10−11

0.1·l0−19

0.3 − 1

<0.5

10-15

    —

    —


* Температура, при которой исчезает участок отрицательного сопротивления.

 

  Свойства туннельного диода зависят не только от степени концентрации примесей, но и от типа самого материала. Вероятность туннельного эффекта возрастет с уменьшением ширины запрещенной зоны  Eg и эффективной массы m*. Поэтому для туннельных диодов желателен материал с малыми значениями Eg и m*. Но, с другой стороны, температурный диапазон работы туннельного диода пропорционален ширине запрещенной зоны исходного материала. Следовательно, нужен материал с широкой запрещенной зоной. Разрешить эти два противоречивых требования можно компромиссным путем: выбрать материал с малой величиной m и большой шириной запрещенной зоны. Сравнительные данные по величинам Eg и m* для применяемых при изготовлении туннельных диодов материалов приведены в табл.1.

  Из сопоставления  значений Eg и m* видно, что лучшим материалом для изготовления туннельных диодов служит арсенид галлия. Это же подтверждают и лучшие параметры, которыми обладают туннельные диоды, полученные на основе этого материала.

  Следует отметить, что наилучшими высококачественными  свойствами обладают туннельные  диоды, изготовленные из антимонида  индия. Но из-за малой ширины  запрещенной зоны они не обладают  туннельными свойствами даже при комнатной температуре и требуют для своей нормальной работы низких температур (температуры жидкого азота).

  Наилучшими материалами  для изготовления туннельных  диодов, обладающих низкими собственными  шумами, являются сурьмянистый галлий GaSb, антимонид индия InSb, apceнид индия InAs. Так как малая ширина запрещенной зоны InSb и InAs для нормальной работы туннельных диодов на их основе требует низких температур, то наиболее подходящим из них будет сурьмянистый галлий.

  Вообще «универсального» материала, изготовленные из которого туннельные диоды обладали бы всеми оптимальными параметрами, не существует. Разделение областей применения туннельных диодов требует и дифференцирования в выборе материалов. В каждом случае примененный материал будет определять потенциальные возможности туннельного диода для соответствующей конкретной сферы использования прибора.

  Поэтому интенсивное изучение  новых полупроводниковых материалов приведет к дальнейшему улучшению параметров туннельных диодов, изготавливаемых из них.

 

Использованная литература.

 

  1. “Туннельные диоды и их применение”, Р.В. Гострем, Г.С. Зиновьев, Новосибирск 1964
  2. “Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений”, под ред. Н.Н. Горюнова, Ю.Р. Носова, изд. «Совестское радио», 1968
  3. “Радиотехнические схемы на транзисторах и туннельных диодах”, под ред. Р.А. Валитова, М., «Связь», 1972
  4. “Импульсные преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения”, Ф.И. Александров и А.Р. Сиваков, изд. «Энергия» Ленинградское отделение, 1970
  5. “Физика полупроводниковых приборов”, Г.А. Розман, Псков 1994.
  6. “Полупроводниковые приборы” − http://www.st.karelia.ru/edu/diod/stabil.htm



Информация о работе Туннельный эффект, туннельный диод