Туннельные диоды. Туннельные диоды— диоды, в основе которых использован туннельный эффект

Туннельные диоды— диоды, в основе которых использован туннельный эффект. Любой двухполюсник, имеющий на ВАХ участок отрицательного дифференциального сопротивления, может использоваться как усилитель или генератор.

Туннельные диоды появились в 1948 г. Интерес к туннельным диодам за последнее время ослабел: на его смену пришли более совершенные диоды, не уступающие по характеристикам туннельному, поэтому здесь будет представлена лишь особенность его ВАХ (рис.1.13б)

Диффузионная составляющая тока в пределах отрезка «оа» на ВАХ незначительна, и большую её часть составляет туннельный ток: концентрация примесных атомов очень большая (10¹⁹…10²¹), напряжённость поля получается очень высокой. Электрон при таких условиях приобретает волновые свойства: проникая сквозь электромагнитное поле, электрон не вступает с ним в энергетическое взаимодействие и переходит в соседнюю область как бы по туннелям, не меняя своего энергетического уровня.

а)

б)

Рис.1.13.

Резкое снижение тока на участке «аб» объясняется ослаблением туннельного эффекта (несмотря на возрастание диффузионной составляющей тока): увеличение прямого напряжения на диоде ослабляет напряжённость поля p-n-перехода, и туннельный ток стремительно уменьшается. После точки «б» туннельный диод приобретает свойства обычного диода. В пределах участка «аб» туннельный диод является эквивалентом отрицательного динамического сопротивления: между током и напряжением наблюдается фазовый сдвиг, то есть диод не потребляет, а как бы отдаёт мощность.

Верхний предел частотного диапазона туннельного диода достигает 100¹¹ Гц. Переключающие свойства диода очень хорошие. Туннельные диоды дают хороший эффект при формировании прямоугольных импульсов: нарастающие и спадающие фронты импульсов получаются более крутыми за счёт того, что такие диоды практически безинерционны.

В настоящее время туннельные диоды используются в диапазоне сверхвысоких частот в качестве усилительных элементов и в качестве основного элемента генераторов

3.7 обращенные диоды: назначение, устройство, принцип работы, параметры, характеристики, маркировка.

Обращенные диодыполучают при концентрации примесей в p- и n-областях меньшей, чем у туннельных диодов, но большей, чем у обычных выпрямительных диодов. Такой диод оказывает малое сопротивление проходящему току при обратном включении (рис.1.4) и сравнительно большое сопротивление при прямом включении. Поэтому их применяют при выпрямлении малых сигналов с амплитудой напряжения в несколько десятых вольта.