文档介绍：隧道电流
产生隧道电流的条件
(1)费米能级位于导带或价带的内部;
(2)空间电荷层的宽度很窄,因而有高的隧道穿透几率;
(3)在相同的能量水平上在一侧的能带中有电子而在另一侧的能带中有空的状态。
当结的两边均为重掺杂,从而成为简并半导体时,(1)、(2)条件满足。外加偏压可使条件(3)满足。
图2-12 各种偏压条件下隧道结的能带图
图2-12 各种偏压条件下隧道结的能带图
简化的隧道穿透几率是
把式(2-63)代入(2-62)得到
(2-62)
(2-63)
则隧道电流可为
式中为隧道电子的速度。
若掺杂密度稍予减少,使正向隧道电流可予忽略,电流电压曲线则将被改变成示于图2-14b中的情形。这称为反向二极管。
图2-13 对应于图2-12正偏
压隧道结的势垒
(a)江崎二极管
电流-电压特性
(b)反向二极管
电流-电压特性
图2-14
隧道二极管的特点和应用上的局限性
(1)隧道二极管是利用多子的隧道效应工作的。由于单位时间内通过结的多数载流子的数目起伏较小,因此隧道二极管具有较低的噪声。
(2)隧道结是用重掺杂的简并半导体制成,由于温度对多子的影响小,使隧道二级管的工作温度范围大。
(3)由于隧道效应的本质是量子跃迁过程,电子穿越势垒极其迅速,不受电子渡越时间的限制,因此可以在极高频率下工作。这种优越的性能,使隧道
二级管能够应用于振荡器,双稳态触发器和单稳多谐振荡器,高速逻辑电路以及低噪音微波放大器。
由于应用两端有源器件的困难以及难以把它们制成集成电路的形式,隧道二
极管的利用受到限制。
小结
产生隧道电流的条件:
(1)费米能级位于导带或价带的内部;
(2)空间电荷层的宽度很窄,因而有高的隧道穿透几率;
(3)在相同的能量水平上在一侧的能带中有电子而在另一侧的能带中有空的
状态。
当结的两边均为重掺杂,从而成为简并半导体时