Туннельный диод

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении.

Обращенный диод – это полупроводниковый диод, у которого участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике отсутствует или слабо выражен

Переход и диод Шоттки: получение и включения в прямом и обратном направлении

Переход Шоттки возникает на границе металла, уровень Ферми ко-торого находится в зоне проводимости, и полупроводника элек-тронного типа проводимости, который имеет более низкую работу выхода, чем у металла. Для успешного функционирования перехода Шоттки приграничная область полупроводника должна быть бедна электронами, чтобы она обладала более низкой проводимостью, чем остальная часть полупроводникового кристалла. Электроны из при-граничной области полупроводника поступают в металл с более высокой работой выхода и не могут уйти обратно. На покинутом электронами месте в полупроводнике остаются положительные не-компенсированные ионы. Между металлом и полупроводником возникнет электрическое поле, тормозящее и возвращающее обрат-но основные носители заряда полупроводника.

Подсоединим переход Шоттки к внешнему источнику питания так, чтобы отрицательное напряжение было приложено к металлу, а положительное – к полупроводнику. Внешнее поле, которое будет направлено в ту же сторону, что и внутренне поле перехода Шотт-ки, будет отталкивать электроны полупроводника вглубь от грани-цы перехода. Для электронов металла внешнее поле будет уско-ряющим, однако они не покинут металл с более высокой работой выхода, чем полупроводник. Дрейфовый обратный ток через пере-ход Шоттки совершенно отсутствует, а описанное включение пере-хода называют обратным.

Подключим теперь переход Шоттки к внешнему источнику пи-тания так, чтобы положительное напряжение было подано к метал-лу, а отрицательное – к полупроводнику. Внешнее поле будет на-правлено встречно внутреннему полю перехода Шоттки, и станет переносить электроны из полупроводника через переход в металл. В металле отсутствуют неосновные носители заряда, и инжекция не-основных носителей заряда не возникает. Через переход Шоттки течѐт прямой ток, а рассмотренное включение называют прямым.

Для изготовления переходов Шоттки в качестве полупроводника обычно используют кремний, а применяемые металлы и химические соединения – это золото, силицид платины, молибден и другие. Пе-реход Шоттки не получить простым соприкосновением металла и полупроводника, а на металлическую пластину по технологиям эпи-таксиального наращивания или напыления в вакууме наносят плѐн-ку полупроводника.

Слой положительно заряженных ионов донорной примеси на границе полупроводника и металла с большей работой выхода на-зывают переходом Шоттки в честь немецкого учѐного Вальтера Германа Шоттки, который одним из первых физиков изучал контак-ты металлов и полупроводников. Вальтер Шоттки родился 23 июля 1886 года, а скончался 4 марта 1976 года.

Переходы Шоттки выступают основой диодов Шоттки. К досто-инствам последних относят чрезвычайно малый обратный ток, ко-торый для отдельных диодов Шоттки может составлять единицы пикоампер, возможность работы компонентов отдельных марок на частотах до сотен гигагерц и даже выше. Некоторые мощные диоды Шоттки, которые используют в высокочастотных выпрямителях импульсных источников питания, допускают прямые токи в сотни ампер. Прямое падение напряжения на переходе Шоттки меньше, чем у типового электронно-дырочного перехода.

Основными недостатками диодов Шоттки выступают высокая стоимость используемых материалов и довольно низкое максималь-но допустимое обратное напряжение, которое обычно составляет всего лишь от 25 В до 150 В. Выдерживающие более высокие об-ратные напряжения диоды Шоттки (например, 400 В, 600 В), обыч-но получают последовательным соединением нескольких переходов Шоттки. От этого падение напряжения на сборке диодов Шоттки в прямом включении станет примерно таким же, или даже большим, чем у аналогичного по некоторым параметрам диода с электронно-дырочным переходом.