Резонансный туннельный диод

Резонансный туннельный диод — полупроводниковый элемент электрической цепи с нелинейной вольт-амперной характеристикой, в котором используется туннелирование носители заряда через окруженную двумя потенциальными барьерами потенциальную яму.

Резонансный туннельный диод имеет участок вольтамперной характеристики с отрицательной дифференциальной проводимостью.

Строение

В резонансном туннельном диоде используется гетероструктура, в которой потенциальная яма для носителей заряда, например, для электронов, отделена от контактных легированных областей потенциальными барьерами. Например, область потенциальной ямы может состоять из GaAs, области потенциальных барьеров — из Ga_1-xAl_xAs, внешние области — с легированного донорами GaAs.

Принцип действия

Через гетероструктур с высокой вероятностью проходят только те электроны, энергия которых совпадает с энергией квантованных уровней в потенциальной яме. Электроны с большей или меньшей энергией через структуру пройти не могут. При повышении приложенного к гетероструктуры напряжения энергия электронов в контактном слое растет. Когда она становится равной энергии квантованного уровня внутри ямы, через структуру начинает проходить электрический ток. Однако при дальнейшем повышении напряжения на диоде электроны набирают большую энергию и снова не могут проходить через гетероструктуры — сила тока падает. Как следствие, возникает область отрицательной дифференциальной проводимости.

Использование

Отрицательная дифференциальная проводимость резонансного туннельного диода применяется для создания высокочастотных генераторов электрических колебаний. Частоты таких генераторов могут достигать терагерцового диапазона.

См. также

• Диод
• Туннельный диод