Для установки нажмите кнопочку Установить расширение. И это всё.

Исходный код расширения WIKI 2 регулярно проверяется специалистами Mozilla Foundation, Google и Apple. Вы также можете это сделать в любой момент.

4,5
Келли Слэйтон
Мои поздравления с отличным проектом... что за великолепная идея!
Александр Григорьевский
Я использую WIKI 2 каждый день
и почти забыл как выглядит оригинальная Википедия.
Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
.
Лео
Ньютон
Яркие
Мягкие

Из Википедии — свободной энциклопедии

Обозначение на схемах
Обозначение на схемах
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) туннельного диода. В диапазоне напряжений .mw-parser-output .ts-math{white-space:nowrap;font-family:times,serif,palatino linotype,new athena unicode,athena,gentium,code2000;font-size:120%}U1 − U2 дифференциальное сопротивление отрицательно
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) туннельного диода. В диапазоне напряжений U1U2 дифференциальное сопротивление отрицательно

Тунне́льный дио́д или диод Эсаки (изобретён Лео Эсаки в 1957 году) — полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, на вольт-амперной характеристике которого при приложении напряжения в прямом направлении имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, обусловленный туннельным эффектом.

Устройство

Туннельный диод представляет собой p-n переход, обе области в котором имеют предельно сильное, до вырождения, легирование — концентрации доноров в n-области и акцепторов в p-области могут превышать 1019 см−3. В качестве полупроводникового материала используются кремний, германий, соединения AIIIBV. Прибор имеет два вывода, которые подключаются к общей цепи тем или иным способом.

Принцип функционирования

Зонная диаграмма туннельного диода на базе p-n перехода с сильнолегированными областями в условиях туннелирования электронов (помечено стрелкой)
Зонная диаграмма туннельного диода на базе p-n перехода с сильнолегированными областями в условиях туннелирования электронов (помечено стрелкой)

Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диоде квантовомеханическое туннелирование электронов обеспечивает особенность вольт-амперной характеристики: резкий подъём, а затем спад пропускаемого тока при увеличении прямого («+» на p-области) напряжения.

Из-за высокой степени легирования p- и n- областей yровни Ферми , лежат внутри разрешённых зон: и . На участке напряжений от нуля до (здесь  — элементарный заряд) зона проводимости n-области энергетически перекрывается с валентной зоной р-области[1], то есть оказывается, что . При таких напряжениях туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в области перехода с шириной 50—150 Å, причём вклад в ток дают в основном энергии из пересечения диапазонов и (большинство состояний в диапазоне на одной стороне барьера заполнены электронами, а на другой пусты, что и создаёт условия для переноса). При дальнейшем увеличении прямого напряжения получается и, поскольку энергия электрона при туннелировании должна сохраняться[2], оно становится невозможным — происходит срыв тока.

Образующаяся область отрицательного дифференциального сопротивления, где увеличение напряжения сопровождается уменьшением силы тока, используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов.

Параллельно с туннелированием электронов происходит их заброс по зоне проводимости из n-области в р-область. Этот процесс, как и в обычном диоде, монотонно усиливается с ростом прямого напряжения и обеспечивает второй подъём силы тока после спада (см. вольт-амперную характеристику).

История изобретения

«Генерирующий детектор»

Впервые «генерирующий детектор» — диод, образованный контактом металла с полупроводником и имеющий отрицательное дифференциальное сопротивление — был продемонстрирован Уильямом Экклзом в 1910 году, но в то время не вызвал интереса[3].

В начале 1920-х годов советский радиолюбитель, физик и изобретатель Олег Лосев независимо от Экклза обнаружил эффект отрицательного дифференциального сопротивления в диодах из кристаллического оксида цинка. Этот эффект получил название «кристадинный» и использовался для генерации и усиления электрических колебаний в радиоприёмниках и передатчиках, но вскоре был вытеснен из практической радиотехники электровакуумными приборами. Механизм возникновения кристадинного эффекта неясен. Многие специалисты предполагают, что он вызван туннельным эффектом в полупроводнике, но прямых экспериментальных подтверждений этого (по состоянию на 2004 год) получено не было. Существуют и другие физические явления, способные послужить причиной кристадинного эффекта[3]. При этом кристадин и туннельный диод — это разные устройства, и отрицательное дифференциальное сопротивление у них проявляется на разных участках вольт-амперной характеристики[источник не указан 779 дней].

Собственно туннельный диод

Впервые туннельный диод был изготовлен на основе германия в 1957 году Лео Эсаки, который в 1973 году получил Нобелевскую премию по физике за экспериментальное обнаружение эффекта туннелирования электронов в этих диодах.

Применение

Туннельный диод 1N3716 (рядом для масштаба джампер)
Туннельный диод 1N3716 (рядом для масштаба джампер)

Наибольшее распространение на практике получили туннельные диоды из Ge, GaAs, а также из GaSb. Эти диоды широко применяются в качестве предварительных усилителей, генераторов и высокочастотных переключателей. Они работают на частотах, во много раз превышающих частоты работы тетродов — до 30…100 ГГц.

См. также

Примечания

  1. Статья «Туннельный диод» в БСЭ
  2. Статья «Туннельный эффект» в БСЭ
  3. 1 2 Новиков М. А. Олег Владимирович Лосев — пионер полупроводниковой электроники (К столетию со дня рождения) // Физика твёрдого тела. — 2004. — Т. 46, вып. 1. — С. 5—9. Архивировано 19 февраля 2012 года.

Литература

  • Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. Физматлит, 2008.

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 29 июня 2021 в 11:06.
Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.
Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License. Нетекстовые медиаданные доступны под собственными лицензиями. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. WIKI 2 является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).