Составители:
Рубрика:
Некоторые
p–n
-переходы имеют очень широкую область пространственного заряда (сотни мик-
рометров). Проводимость таких диодов почти пропорциональна количеству накопленных не ос-
новных носителей. Получающаяся структура накопленного заряда реагирует только на низкие
частоты, что объясняется ее инерционностью. Поэтому такой диод на СВЧ будет представлять со-
бой практически линейное сопротивление, значение которого регу лируется внешним постоянным
или низкочастотным напряжением. Диоды с управляемым сопротивлением могут успешно ис-
пользоваться в СВЧ - переключателях, модуляторах СВЧ - мощности и аттенюаторах для управ-
ления амплитудой сигналов.
Некоторые
p–n
-переходы имеют на вольт-амперной характеристике (ВАХ) участок с отрица-
тельным сопротивлением (с ростом напряжения уменьшается ток или с ростом тока уменьшается
напряжение). Его возникновение связано с такими физическими явлениями, как туннельный эф-
фект, лавинные и пролетные явления в полупроводниковых структурах, высокочастотные неус-
тойчивости в твердотельной плазме. Устройства с такими
p–n
-переходами используются в каче-
стве усилителей и генераторов сверхвысоких частот.
В данной работе изучаются свойства выпрямительных и туннельных диодов.
Теоретическая часть
Объяснение электропроводимости полупроводников дается квантовой теорией электропроводи-
мости. Решение уравнения Шредингера для электрона, движущегося в потенциальном поле кри-
сталлической решётки, приводит к зонной теории. Сущность ее сводится к следующему:
1. Совокупность уровней энергии, разрешенных для электронов в кристалле, образует энергетиче-
ские зоны. Внутри разрешенных зон уровни располагаются друг относительно друга на расстоя-
нии, значительно меньшем средней энергии теплового движения электронов:
∆
E
≈
10
-22
эВ.
2. Между зонами разрешенных уровней располагаются запрещенные зоны. Ширина запрещенных
зон обычно много больше средней энергии теплового движения электронов.
3. С ростом энергии ширина разрешенных зон возрастает, а ширина запрещенных зон уменьшает-
ся.
4. Электроны заполняют разрешенные зоны, начиная с нижней, в соответствии с принципом Пау -
ли и числом возможных состояний в каждой зоне.
5. Последняя (по энергетической шкале) зона, в которой при
Т=0
имеются электроны, называется
для полупроводников валентной. Следу ющая разрешенная зона называется зоной проводимости .
При
Т=0
в полупроводниках валентная зона заполнена электронами полностью, а зона проводи -
мости - пустая. При этом ширина запрещенной зоны между валентной и зоной проводимости
∆
E=0,7
÷
3 эВ.
Некоторые p–n -переходы имеют очень широкую область пространственного заряда (сотни мик-
рометров). Проводимость таких диодов почти пропорциональна количеству накопленных не ос-
новных носителей. Получающаяся структура накопленного заряда реагирует только на низкие
частоты, что объясняется ее инерционностью. Поэтому такой диод на СВЧ будет представлять со-
бой практически линейное сопротивление, значение которого регулируется внешним постоянным
или низкочастотным напряжением. Диоды с управляемым сопротивлением могут успешно ис-
пользоваться в СВЧ - переключателях, модуляторах СВЧ - мощности и аттенюаторах для управ-
ления амплитудой сигналов.
Некоторые p–n -переходы имеют на вольт-амперной характеристике (ВАХ) участок с отрица-
тельным сопротивлением (с ростом напряжения уменьшается ток или с ростом тока уменьшается
напряжение). Его возникновение связано с такими физическими явлениями, как туннельный эф-
фект, лавинные и пролетные явления в полупроводниковых структурах, высокочастотные неус-
тойчивости в твердотельной плазме. Устройства с такими p–n -переходами используются в каче-
стве усилителей и генераторов сверхвысоких частот.
В данной работе изучаются свойства выпрямительных и туннельных диодов.
Теоретическая часть
Объяснение электропроводимости полупроводников дается квантовой теорией электропроводи-
мости. Решение уравнения Шредингера для электрона, движущегося в потенциальном поле кри-
сталлической решётки, приводит к зонной теории. Сущность ее сводится к следующему:
1. Совокупность уровней энергии, разрешенных для электронов в кристалле, образует энергетиче-
ские зоны. Внутри разрешенных зон уровни располагаются друг относительно друга на расстоя-
нии, значительно меньшем средней энергии теплового движения электронов:
∆E ≈ 10-22 эВ.
2. Между зонами разрешенных уровней располагаются запрещенные зоны. Ширина запрещенных
зон обычно много больше средней энергии теплового движения электронов.
3. С ростом энергии ширина разрешенных зон возрастает, а ширина запрещенных зон уменьшает-
ся.
4. Электроны заполняют разрешенные зоны, начиная с нижней, в соответствии с принципом Пау-
ли и числом возможных состояний в каждой зоне.
5. Последняя (по энергетической шкале) зона, в которой при Т=0 имеются электроны, называется
для полупроводников валентной. Следующая разрешенная зона называется зоной проводимости.
При Т=0 в полупроводниках валентная зона заполнена электронами полностью, а зона проводи-
мости - пустая. При этом ширина запрещенной зоны между валентной и зоной проводимости
∆E=0,7 ÷ 3 эВ.
