Электронные полупроводниковые приборы, страница 13

Рисунок 2.11 – Схемы применения варикапов

2.8 Туннельный диод.

Туннельным диодом называется полупроводниковый диод, в котором используется туннельный механизм переноса носителей заряда через p–n переход и у которого в В.А.Х. имеется область отрицательного дифференциального сопротивления.

В 1958 г. японским  ученым Лео Есаки было обнаружено, что n–p структуры, имеющие большую концентрацию примесей (в 10²÷10³ раза больше чем в обычном n–p структуре), обладают следующими аномальными свойствами:

1) В отличие от обычных диодов они хорошо проводят ток не только в прямом, но и в обратном направлении.

2) При прямом включении на вольтамперной характеристике имеется участок с отрицательным сопротивлением (падающий участок а–б, рисунок 2.12,б).

Аномальные свойства таких диодов вызваны, как было установлено, туннельным эффектом. Поэтому такие диоды получили название туннельных.

Туннельный эффект состоит в следующем: частицы, имеющие энергию, недостаточную для прохождения потенциального барьера, могут все же пройти через него, если с другой стороны барьера имеется такой же свободный энергетический уровень, какой занимала частица перед барьером.

В квантовой механике показано, что вероятность туннельного перехода тем выше, чем уже потенциальный барьер и чем меньше его высота.

Туннельный переход совершается электронами без затраты энергии. В обычных диодах толщина электронно-дырочного перехода велика и вероятность туннельного перехода мала. В туннельных диодах из-за высокой концентрации примесей толщина перехода составляет около 0,01 мкм, т. е. барьер является очень узким. В этих условиях вероятность туннельного перехода оказывается очень высокой, что и приводит к появлению падающего участка в В.А.Х. туннельного диода.

На рисунке 2.12,а показано условное обозначение туннельного диода и полярность его рабочего включения.

Рисунок 2.12 – Условное обозначение и вольтамперная характеристика

        туннельного диода

Туннельные диоды изготавливают из германия и арсенида галлия. На рисунке 2.12,б представлена типовая вольтамперная характеристика туннельного диода, с помощью которой рассмотрим следующие параметры туннельного диода:

I_п – пиковый ток, это ток в точке максимума В.А.Х.;

U_п – напряжение пика, это прямое напряжение, соответствующее пиковому току;

I_в – ток впадины, это прямой ток точке минимума В.А.Х. диода;

U_в – напряжение впадины, это прямое напряжение, соответствующее току впадины;

U_рр – напряжение раствора, это прямое напряжение, большее напряжения впадины, при котором ток равен пиковому (точка “в” рисунок 2.12,б).

                              3. Транзисторы

3.1 Типы транзисторов, классификация, маркировка транзисторов

Транзистором  называется полупроводниковый прибор, имеющий не менее трёх выводов и пригодный для усиления мощности электрических сигналов.

В настоящее время используются два типа транзисторов – биполярные и полевые.

Классификация транзисторов осуществляется по мощности и частоте пропускаемого сигнала.

По мощности транзисторы делятся на:

маломощные    Р ≤ 0,3 Вт

средней мощности    Р ≤ 5 Вт

мощные     Р > 5 Вт

По значению предельной частоты f_пр пропускаемого сигнала транзисторы подразделяются на:

низкочастотные f_max  ≤ 3 М Гц

среднечастотные f_max ≤ 30 М Гц

высокочастотные f_max ≤ 120 М Гц

сверхвысокочастотные f_max > 120 М Гц

Маркировка транзистора наносится на транзистор и включает в себя информацию об основных его электрических параметрах.