49.Туннельный диод

Вольт-амперная характеристика туннельного диода. В диапазоне напряжений от U₁ до U₂ дифференциальное сопротивление отрицательно. Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диоде квантово-механическое туннелирование электронов добавляет горб в вольтамперную характеристику, при этом, из-за высокой степени легирования p и n областей, напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50..150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области.^[1] При дальнейшем увеличении прямого напряжения уровень Ферми n-области поднимается относительно р-области, попадая на запрещённую зону р-области, а поскольку тунелирование не может изменить полную энергию электрона^[2], вероятность перехода электрона из n-области в p-область резко падает. Это создаёт на прямом участке вольт-амперной характеристики участок, где увеличение прямого напряжения сопровождается уменьшением силы тока. Данная область отрицательного дифференциального сопротивления и используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов. Наибольшее распространение на практике получили туннельные диоды из Ge, GaAs, а также из GaSb. Эти диоды находят широкое применение в качестве генераторов и высокочастотных переключателей, они работают на частотах, во много раз превышающих частоты работы тетродов, — до 30...100 ГГц.

Диод Ганна

Диод Ганна (изобретён Джоном Ганном в 1963 году) — тип полупроводниковых диодов, использующийся для генерации и преобразования колебаний в диапазоне СВЧ. В отличие от других типов диодов, принцип действия диода Ганна основан не на свойствах p-n-переходов, а на собственных объёмных свойствах полупроводника.

Традиционно диод Ганна состоит из слоя арсенида галлия толщиной от единиц до сотен микрометров с омическими контактами с обеих сторон. В этом материале в зоне проводимости имеются два минимума энергии, которым соответствуют два состояния электронов — «тяжёлые» и «лёгкие». В связи с этим с ростом напряжённости электрического поля средняя дрейфовая скорость электронов увеличивается до достижения полем некоторого критического значения, а затем уменьшается, стремясь к скорости насыщения.

Вольт-амперная характеристика диода Ганна

48Варикапы.

Варикап (от англ. vari(able) — «переменный», и cap(acity) — «ёмкость») — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др

47. Стабилитроны и стабисторы.

Стабилитрон - (англ. Zener diode) кремниевый диод, работающий в режиме пробоя. При этом напряжение на нем слабо зависит от тока. При малом пробивном напряжении (до 5.5 В) преобладает туннельный механизм пробоя (англ. Zener effect), при напряжении больше 7-8 В - лавинная ионизация.  Поэтому стабилитроны показывают разную температурную зависимость напряжения стабилизации (Uст.) - при малом напряжении при повышении тем-ры Uст. падает, при большом растет, в интервале 5-7В оба механизма примерно компенсируют друг друга. Для стабилитронов существует как максимальный ток стабилизации, ограниченный рассеиваемой мощностью; так и минимальный, ниже которого его характеристика нестабильна. Для снижения температурной зависимости Uст. используют прецизионные стабилитроны, которые представляют собой стабилитрон с последовательно включенным диодом в одном корпусе. При этом рост Uст. с тем-рой компенсируется снижением напряжения на диоде.  Такая термокомпенсация однако зависит от тока, поэтому прецизионные стабилитроны следует использовать при номинальном токе. Можно также использовать обычный стабилитрон, включив его последовательно с диодом и обеспечив хороший тепловой контакт. Двуханодные (двуполярные) стабилитроны представляют собой два одинаковых встречно включенных стабилитрона. Они предназначены для симметричного ограничения двуполярных напряжений. Для этих стабилитронов дополнительно нормируется асимметрия Uст. Импульсные стабилитроны - предназначены для ограничения импульсных напряжений. Стабисторы предназначены для стабилизации напряжений от долей вольта до 2В, на которые не существует стабилитронов. По сути они представляют собой кремниевый диод(диоды) в прямом включении, напряжение на котором около 0.6-0.7В.

Стаби́стор (ранее нормистор) — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации^[1], которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов.

Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Основная часть стабисторов — кремниевые диоды. Кроме кремниевых стабисторов промышленность выпускает и селеновые поликристаллические стабисторы, которые отличаются простотой изготовления, а значит, меньшей стоимостью. Однако селеновые стабисторы имеют меньший гарантированный срок службы (1000 ч) и узкий диапазон рабочих температур.

Примеры стабисторов КС107А — U_ст = 0,7 В КС113А — U_ст = 1,3 В КС119А — U_ст = 1,9 В