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

101 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

18963. Логіка наукового дослідження 57.5 KB
  Кожне наукове дослідження від творчого задуму до остаточного оформлення наукової праці має неповторну специфіку. Однак усі вони наділені загальними особливостями, які охоплюють універсальні послідовні процеси
18964. Классификация рекламы, описание и характер применения 56.5 KB
  Классификация рекламы описание и характер применения Реклама рекламная коммуникация – непрямая форма убеждения базирующаяся на информационном или эмоциональном описании преимуществ продукта. Ее цель– создать благоприятное впечатление о продукте и заставить пот...
18965. Планирование и организация пресс-службы в государственных и коммерческих структурах 28 KB
  On the other hand, English people, after getting into contact with new Americans, condemned their language for the mistakes and territorial peculiarities of their language and considered it to be wrong and barbarous.
18966. Правовое регулирование и этические проблемы рекламной деятельности. «Закон о рекламе» 37 KB
  Правовое регулирование и этические проблемы рекламной деятельности. Закон о рекламе Правовое регулирование и этические проблемы рекламной деятельности. Закон о рекламе. по К.А.Аксёновой Реклама и рекламная деятельность конспект лекций Федеральный закон от...
18967. Сущность и классификация имиджа 79 KB
  Сущность и классификация имиджа Имидж – внешний образ создаваемый субъектом с целью вызвать определенное впечатление мнение отношение у других. Имидж – эмоционально окрашенный образ кого – либо/ чеголибо сложившейся в массовом сознании и способный оказать влия
18968. Понятие общественности в паблик рилейшнз 61 KB
  Понятие общественности в паблик рилейшнз Усилия специалистов PR должны быть направлены на установление двусторонних контактов с общественностью. Общественность группа людей оказавшихся в различных ситуациях осознающих неопределенность и проблемность ситуаци...
18969. Интернет-технологии, применяемые в связях с общественностью 166 KB
  Интернеттехнологии применяемые в связях с общественностью Internet представляет из себя динамично развивающееся средство представления информации и следовательно публикация сайта это сильная рекламная акция которая привлекает внимание к деятельности вашей компан...
18970. Нарушение правовых и этических норм в ходе избирательной кампании 40.5 KB
  Нарушение правовых и этических норм в ходе избирательной кампании К технологиям такого рода относятся как нарушающие букву закона так и формально не вступающие в противоречие с действующим законодательством. Объектом так называемых грязных технологий служат избира
18971. Кодексы профессионального поведения и этики ПР-специалиста 55.5 KB
  Кодексы профессионального поведения и этики ПРспециалиста Для такой специфической доверительной основанной на межличностных отношениях сферы как ПР законодательных норм бывает недостаточно. В практике ПР нередко возникают немалые противоречия между целью и эт