隧道二极管,又称为江崎二极管,它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。隧道二极管是采用砷化镓(GaAs)和锑化镓(GaSb)等材料混合制成的半导体二极管,其优点是开关特性好,速度快、工作频率高;缺点是热稳定性较差。一般应用于某些开关电路或高频振荡等电路中。
隧道二极管的工作符合发生隧道效应具备的三个条件:
(1)费米能级位于导带和满带内;
(2)空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);
(3)简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。
隧道二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。简单地说,所谓“隧道效应”就是指粒子通过一个势能大于总能量的有限区域。这是一种量子力学现象, 按照经典力学是不可能出现的。隧道二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。
基于重掺杂PN结隧道效应而制成的半导体两端器件。隧道效应是1958年日本江崎玲於奈在研究重掺杂锗PN结时发现的,故隧道二极管又称江崎二极管。这一发现揭示了固体中电子隧道效应的物理原理,江崎为此而获得诺贝尔奖金物理学奖。
隧道二极管通常是在重掺杂 N型(或 P型)的半导体片上用快速合金工艺形成高掺杂的PN结而制成的;其掺杂浓度必须使PN结能带图中费米能级进入N型区的导带和P型区的价带;PN结的厚度还必须足够薄(150埃左右),使电子能够直接从N型层穿透PN结势垒进入P型层。这样的结又称隧道结。
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