隧道二極管,又稱為江崎二極管,它是以隧道效應電流為主要電流分量的晶體二極管。隧道二極管是采用砷化鎵(GaAs)和銻化鎵(GaSb)等材料混合制成的半導體二極管,其優點是開關特性好,速度快、工作頻率高;缺點是熱穩定性較差。一般應用于某些開關電路或高頻振蕩等電路中。
隧道二極管的工作符合發生隧道效應具備的三個條件:
(1)費米能級位于導帶和滿帶內;
(2)空間電荷層寬度必須很窄(0.01微米以下);
(3)簡并半導體P型區和N型區中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。
隧道二極管為雙端子有源器件。其主要參數有峰谷電流比(IP/PV),其中,下標“P”代表“峰”;而下標“V”代表“谷”。簡單地說,所謂“隧道效應”就是指粒子通過一個勢能大于總能量的有限區域。這是一種量子力學現象, 按照經典力學是不可能出現的。隧道二極管可以被應用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中(其工作頻率可達毫米波段),也可以被應用于高速開關電路中。
基于重摻雜PN結隧道效應而制成的半導體兩端器件。隧道效應是1958年日本江崎玲於奈在研究重摻雜鍺PN結時發現的,故隧道二極管又稱江崎二極管。這一發現揭示了固體中電子隧道效應的物理原理,江崎為此而獲得諾貝爾獎金物理學獎。
隧道二極管通常是在重摻雜 N型(或 P型)的半導體片上用快速合金工藝形成高摻雜的PN結而制成的;其摻雜濃度必須使PN結能帶圖中費米能級進入N型區的導帶和P型區的價帶;PN結的厚度還必須足夠?。?50埃左右),使電子能夠直接從N型層穿透PN結勢壘進入P型層。這樣的結又稱隧道結。
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