Физика твердотельных структур. Лукин А.Н - 37 стр.

                                   37
дящими с заполненных уровней С – зоны на пустые уровни в V – зоне.
Этот ток (ветвь б на рис. 4) при равных напряжениях меньше тока (а) при
обратном смещении из-за меньших значений qc и qv при этих энергиях и
меньшей вероятности Q туннельного перехода.

      Рассмотрим теперь рис. 3в, характеризующий энергетическую диа-
грамму в случае U = U0, qU0 = ∆Efn + ∆Efp. При этом нижний край V – зоне
находится на уровне верхнего края С – зоны и для электронов с E > Ec нет
соответствующих свободных состояний в V – зоне. Таким образом, при U
≥ U0 туннельный ток должен быть равен нулю. На практике вблизи U = U0
ток не падает до нуля, а лишь становится малым. Причина этого заключа-
ется в большой концентрации примесных энергетических уровней в за-
прещенной зоне вырожденного полупроводника.

        В области прямых напряжений от нуля до U0 туннельный ток про-
ходит через максимум. Качественно понятно, что максимум должен быть
при напряжении, несколько меньшим величины ∆Efp (см. рис. 3б). В таком
случае велико число электронов, которые могут переходить из С – зоны
налево, так как непосредственно по уровнем Ферми Efn велики значения и
gc и fc им соответствует большое количество свободных мест в V – зоне, а
электрическое поле уменьшилось внешним напряжением незначительно.

        Выше говорилось, что при сравнительно больших прямых смеще-
ниях U ≥ U0 туннельные токи практически не идут. Однако теперь возни-
кает возможность обычного теплового перехода части электронов через
потенциальный барьер, и идет инжекция их в р- область. Аналогично, идет
инжекция дырок в n- область (см. стрелки на рис. 3). Ток при таком меха-
низме должен экспоненциально расти с напряжением. Этот участок на рис.
4 обозначен буквой «г». Таким образом, при напряжении порядка U0 дол-
жен наблюдаться минимум тока в туннельном диоде. Напряжение U0 непо-
средственно связано со степенями вырождения: qU0 = ∆Efn + ∆Efp. Вольт-
амперная характеристика, рассмотренная нами, показана на рис. 4. Участок
«в» имеет «отрицательный» наклон, соответствующий уменьшению тока с
ростом напряжения. Это – одна из важнейших особенностей вольтампер-
ной характеристики туннельных диодов.



          4.2. Методика исследований и описание установки
      Для снятия вольтамперной характеристики туннельного диода макет
необходимо подключить к источнику постоянного напряжения. Изменение
напряжения, подаваемого на туннельный диод, производится с помощью
потенциометра, расположенного на макете. Напряжение и ток измеряются
вольтметром и миллиамперметром. Пределы последнего меняются с по-
мощью тумблера.