Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Мая 2013 в 15:57, реферат
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.
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
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
Наилучшими материалами
для изготовления туннельных
диодов, обладающих низкими
Вообще «универсального» матери
Поэтому интенсивное изучение новых полупроводниковых материалов приведет к дальнейшему улучшению параметров туннельных диодов, изготавливаемых из них.
Использованная литература.