1115

Туннельный диод

Доклад

Физика

Энергетическая диаграмма вырожденного p-n перехода. Вольт-амперная характеристика туннельного диода. Генератор на туннельном диоде. Отрицательное динамическое сопротивление на падающем участке. Координаты точки пика и впадины.

Русский

2013-01-06

54 KB

115 чел.

Туннельный диод.

Такие диоды изготавливаются из полупроводников с высокой концентрацией примесей – это вырожденные полупроводники. Их особенность в том, что в запрещенной зоне образуются не примесные уровни, а примесные зоны вблизи зоны проводимости в «n» полупроводнике и вблизи валентной зоны в «p» полупроводнике. На рис. показана энергетическая диаграмма вырожденного p-n перехода при отсутствии на нем напряжений.

                      

         Рис. Энергетическая диаграмма вырожденного p-n перехода

Допустим, что электроны находятся на уровнях энергий ниже уровня Ферми, выше их нет и эти разрешенные уровни свободны от электронов. При подаче обратного напряжения происходит деформация уровня Ферми в сторону увеличения энергетического барьера (на рис показан красным цветом). Смещаются и разрешенные зоны n полупроводника. Здесь наступает самое главное; валентная зона p полупроводника заполненная электронами становится напротив зоны проводимости n полупроводника свободной от электронов. Так как высокая концентрация примеси приводит к малой толщине перехода (см. предыдущую тему), на переходе возникает большая напряженность электрического поля. При этих условиях возникают предпосылки для туннельного движения носителя: электрон из p области переходит (туннелирует) в n область. Возникает большой обратный ток.

При подаче прямого напряжения деформация уровня Ферми идет в другую сторону (показан синим цветом). При этом наблюдается следующее: зона заполненная электронами  в n области становится напротив зоны свободной от электронов в p области. Становится возможным туннельный переход электронов из n области в p. Заметим , что это сопровождается появлением большого прямого тока до открытия перехода, связанного с уменьшением энергетического барьера. На рис. показана ВАХ туннельного диода и здесь же обычного.

                        

                Рис. Вольт - амперная характеристика туннельного диода

Наличие падающего участка между точками А и В – замечательная особенность туннельного диода. Эта область отрицательного динамического сопротивления, позволяющая реализовать на его основе высокочастотные и быстродействующие генераторы, усилители, импульсные устройства.

Параметры туннельного диода следующие.

- Прямое допустимое напряжение, Uпр. доп.  

- Координаты точки пика и впадины, точки А, Uпика, Iпика. 

- Координаты точки впадины, точки В,  Uвпадина, Iвпадина.

- Отрицательное динамическое сопротивление на падающем участке, Rдин.= Δ Uпр/ΔIпр.

На туннельном диоде можно выполнить устройство, активно преобразующее сигнал (генератор и усилитель). Допустим, имеется колебательный контур состоящий из индуктивности и емкости. Вспомним, что будет происходить, если зарядить конденсатор. Электрическая энергия будет переходить в магнитную, которая накапливается в индуктивности. Далее магнитная энергия будет переходить в электрическую, которая в свою очередь накапливается в конденсаторе. Возникнет колебательный процесс, которых носит затухающий характер из – за сопротивлений в контуре. Это сопротивление катушки, проводов. Это сопротивление приводит к потерям энергии, поэтому уместно назвать его сопротивлением тепловых потерь. Если его компенсировать отрицательным сопротивлением, то потерь не будет и в контуре возникнут незатухающие колебания. Таким образом, мы можем получить генератор в котором роль отрицательного сопротивления выполняет туннельный диод. Схема такого генератора показана на рис. здесь же показано условное обозначение диода. Источник питания совместно с сопротивлением Rпит обеспечивает задание рабочей точки в области отрицательного сопротивления диода. Генерация возникает при условии Rдин (-) >Rпот.

                                             

                                     Рис. Генератор на туннельном диоде

Туннельный эффект движение носителей малоинерционный процесс. Это и определило область применения туннельных диодов. Это усилители и генератору СВЧ диапазона, например, спутниковые системы связи, быстродействующие импульсные схемы, например, триггеры т и. д.


C

Rпот

VD1

Rпит

+

Uпит

-


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26543. ВЕТЕРИНАРНО-САНИТАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К БОЕНСКИМ ПРЕДПРИЯТИЯМ 10.71 KB
  Для окраски стен и потолков применяют алкидные краски при этом в разных цехах соответствующей цветовой гаммы. В цехах на каждые 150 м2 пола встраивают краны с горячей и холодной водой. В цехах для приема сточных вод оборудуют покрытые трапами решетками воронки в глубине которых устанавливают сифоны для улавливания грязи грубых частиц. ВОЗДУШНАЯ СРЕДА в производственных цехах температура влажность запыленность бактериальное загрязнение влияет на условия труда людей и на санитарное качество продукции.
26544. ВЕТСАНЭКСПЕРТИЗА, ГИГИЕНА И ТЕХНОЛОГИЯ КОЛБАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИ3ВОДСТВА ВАРЕНЫХ КОЛБАС 46.7 KB
  ВЕТСАНЭКСПЕРТИЗА ГИГИЕНА И ТЕХНОЛОГИЯ КОЛБАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИ3ВОДСТВА ВАРЕНЫХ КОЛБАС. К вареным колбасам относят изделия изготовленные из мяса подвергнутые обжарке и варке или запеканию мясные хлеба. Вареные колбасы являются самым массовым и распространенным видом продукта.
26545. ВЗЯТИЕ СРЕДНЕЙ ПРОБЫ МОЛОКА ДЛЯ АНАЛИЗА. ОТБОР ПРОБ МОЛОКА, ПОСТУПАЮЩЕГО НА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ 11 KB
  ВЗЯТИЕ СРЕДНЕЙ ПРОБЫ МОЛОКА ДЛЯ АНАЛИЗА. ОТБОР ПРОБ МОЛОКА ПОСТУПАЮЩЕГО НА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ. От молока сдаваемого индивидуальными сдатчиками пробы отбирают в течение десяти дней из молокомера трубкой и сливают в одну и туже бутылку для составления декадной пробы. ОТБОР ПРОБ МОЛОКА ПРИ ВЫПУСКЕ ЕГО В РЕАЛИЗАЦИЮ.
26546. ВИТАМИНЫ МОЛОКА 10.22 KB
  ВИТАМИНЫ МОЛОКА. Витамины содержатся в молоке в различных количествах что обусловлено поступлением их в организм коровы с кормом интенсивностью синтеза микрофлорой рубца и степенью разрушения при обработке и хранении молока. Среднее содержание витаминов в 100 г молока составляет мг: жирорастворимых А 002 02 D 0002. ВИТАМИН А ретинол.
26547. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ХИМ.СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЛОКА 13.48 KB
  СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЛОКА. Лактацию с точки зрения изменения состава и свойств молока можно разделить на 3 периода: молозевныйпериод выделения нормального молока и период выделения стародойного молока. Изменение физиологического состояния лактирующих животных в начале и в конце лактации сопровся существенным изменением органолептических физикохимических и технологических свойств молока. Изготовленные из молока с примесью молозива и стародойного молока продукты имеют неприятный вкус и подвергаются быстрой порче.
26548. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА КИСЛОТНОСТЬ МОЛОКА. ФАКТОРЫ, ПОВЫШАЮЩИЕ КИСЛОТНОСТЬ 946 Bytes
  ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА КИСЛОТНОСТЬ МОЛОКА. ФАКТОРЫ ПОВЫШАЮЩИЕ КИСЛОТНОСТЬ: 1 использование в большом количестве силоса для кормления; 2 использование закисших забродивших кормов; 3 ЖКТ заболевание; 4 при выпосе в болотистой местности; 5в молозивный период повышается до 3840 градусов Тернера; 6 при сильном перегреве животных. ФАКТОРЫ СНИЖАЮЩИЕ КИСЛОТНОСТЬ: 1 состояние здоровья животного; 2 маститы снижают кислотность до 68 градусов Тернера.
26549. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВНИЯ МОЛОКА, СОДЕРЖАЩЕГО РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ЦЕЛЕЙ 1.71 KB
  ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВНИЯ МОЛОКА СОДЕРЖАЩЕГО РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ЦЕЛЕЙ. При загрязнении молока этими изотопами его можно очистить с помощью ионообменных смол на 7590. Из загрязненного молока рекомендуется вырабатывать сливочное и топленое масло переход радиоактивных веществ молока в сливочное масло не превышает 4 а в топленое 1 или сыр и творог кислотным способом переход радиоизотопов в готовый продукт не превышает 20 активности молока.
26550. ВСЭ И ТОВАРНАЯ ОЦЕНКА ЯИЦ. ТОВАРОВЕДЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЯИЦ 18.32 KB
  Яйца куриные пищевые ГОСТ Р 52121 2003 в зависимости от сроков хранения и качества подразделяют на диетические и столовые. К диетическим относят яйца срок хранения которых не превышает 7 суток со дня сортировки маркировки не считая дня снесения. В холодильнике яйца хранят при температуре 2 . Яйца принятые в торговую сеть как диетические но срок хранения которых установленный для яиц диетических в процессе реализации превысил 7 суток пере водят в категорию столовых.