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隧道二極管（用于高頻震蕩電路中的電子器件）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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隧道二極管

用于高頻震蕩電路中的電子器件

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(yōu)點是開關特性好，速度快、工作頻率高；缺點是熱穩(wěn)定性較差。一般應用于某些開關電路或高頻振蕩等電路中。

基本信息

中文名	隧道二極管
應用	開關電路或高頻震蕩電路中
外文名	Tunnel diode

定義

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。它的工作符合發(fā)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）；簡并半導體P型區(qū)和N型區(qū)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(shù)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(qū)域。這是一種量子力學現(xiàn)象，按照經(jīng)典力學是不可能出現(xiàn)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年日本江崎玲于奈在研究重摻雜鍺PN結時發(fā)現(xiàn)的，故隧道二極管又稱江崎二極管。這一發(fā)現(xiàn)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(qū)的導帶和P型區(qū)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。

特點及應用

隧道二極管的主要特點是它的正向電流－電壓特性具有負阻(見圖)。這種負阻是基于電子的量子力學隧道效應，所以隧道二極管開關速度達皮秒量級，工作頻率高達100 吉赫。隧道二極管還具有小功耗和低噪聲等特點。隧道二極管可用于微波混頻、檢波（這時應適當減輕摻雜，制成反向二極管），低噪聲放大、振蕩等。由于功耗小，所以適用于衛(wèi)星微波設備。還可用于超高速開關邏輯電路、觸發(fā)器和存儲電路等。

研究不同半導體材料制成的隧道二極管的基本特性，還能深入了解半導體中的能帶結構和一些與量子力學有關的物理問題。

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