Туннельные и обращенные диоды

На границе сильно легированных (вырожденных) p-n структур с концентрацией примеси имеет место туннельный эффект. Он проявляется в том, что при прямом смещении на ВАХ появляется спадающий участок с отрицательным сопротивления рис.. На этом участке (участок АВ) дифференциальное сопротивление становится отрицательным R_диф = DU/DI|_АВ=r_- <0. Пунктиром на графике показана ВАХ диода.

. Качество диода определяют протяженность и крутизна «падающего» участка ВАХ. Частотные свойства диода, работающего при малых уровнях сигнала на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением, определяются параметрами элементов эквивалентной схемы (рис. 1.6,6). Активная составляющая полного сопротивления имеет отрицательный знак вплоть до частоты f_R=((r_диф/Rп)-1)^1/2/(2pr_дифC) Основные параметры туннельного диода следующие: пиковый ток I _п — прямой ток в точке максимума ВАХ; ток впадины I_В — прямой ток в точке минимума; напряжение пика U п — прямое напряжение; напряжение впадины U_В — прямое напряжение; напряжение раствора U_p — прямое напряжение; индуктивность L_Д — полная последовательная индуктивность диода при заданных условиях; удельная емкость С_д/I_п — отношение емкости туннельного диода к пиковому току; дифференциальное сопротивление г_диф — величина, обратная крутизне ВАХ; шумовая постоянная туннельного диода К_ш — величина, определяющая коэффициент шума диода; сопротивление потерь туннельного диода R_n — суммарное сопротивление кристалла, контактных присоединений и выводов. К максимально допустимым параметрам относят максимально допустимый постоянный прямой ток туннельного диода I_{пр max}, максимально допустимый прямой импульсный ток I _{пр.и max} максимально допустимый постоянный обратный ток I_{обр mах}, максимально допустимую мощность СВЧ Р _{свч mах}, рассеиваемую диодом.

Схема генератора гармонических колебаний на ТД приведена на рис R₁, R₂ – резисторы, задают рабочую точку; L_k,C_k – колебательный контур; С_бл - ёмкость блокировочная

Маркировка полупроводниковых диодов

Маркировка состоит из шести элементов, например:

К Д 2 1 7 А или К С 1 9 1 Е

^{1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6}

1 - Буква или цифра, указывает вид материала, из которого изготовлен диод:

1 или Г – Ge (германий); 2 или К – Si (кремний); 3 или А – GeAs.

2 - буква, указывает тип диода по его функциональному назначению:

Д – диод; С – стабилитрон, стабистор; В – варикап; И – туннельный диод; А – СВЧ диоды.

3. Назначение и электрические свойства.

4 и - 5 указывают порядковый номер разработки или электрические свойства (в стабилитронах – это напряжение стабилизации; в диодах – порядковый номер).

6 - Буква, указывает деление диодов по параметрическим группам (в выпрямительных диодах – деление по параметру U_обр.max, в стабилитронах деление по ТКН).

 

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Биполярные транзисторы это обьем полупроводника с тремя чередующимися р и n областями и с двумя близко расположенными, а потому взаимодействующими р-n-переходами. В зависимости от чередования р и n –областей, различают два типа биполярных транзисторов: р-п-р и п-р-п-типа.

Рис.3.2

Структуры и условные обозначения данных типов транзисторов показаны на рис. 3.2. Между каждой областью полупроводника и ее выводом имеется омический контакт, который на рис. 3.2 показан жирной чертой. Средний слой транзистора называют базой (Б), один из крайних - эмиттером (Э), другой — коллектором (К). Между эмиттером и базой возникает эмиттерный переход (ЭП), а между коллектором и базой – коллекторный переход (КП).

В зависимости от технологии изготовления биполярные транзисторы бывают (рис.3.3): сплавные, эпитаксиально-диффузионные, планарные, мезатранзисторы и т. д. В зависимости от распределения примесей в базе транзисторы бывают: диффузионные, при равномерном распределения примесей и дрейфовые при неравномерном распределении примесей. Конструкция транзистора при сплавном и планарном методе изготовления показаны на рис.2. Для того чтобы конструкция работала, как транзистор, необходимо чтобы все инжектированные эмиттером носители заряда доходили до коллекторного перехода. Для этого необходимо: во первых - ширина базы W должна быть значительно меньше диффузионной длины L, т.е. W<<L, толщина базы состовляет (0.1-100 мкм); во вторых - S _Э. << S_к, где S _Э – площадь эмиттерного перехода; S_к – площадь коллекторного перехода.

Особенностью планарной технологии является то, что транзистор изготавливается путем многократной диффузии примесей только только на одну из сторон подложки. Кроме того, если на одной подложке сразу изготовить большое число транзисторов то они оказываются практически электрически изолированными друг от друга за счет двух обратно

 

 

смещенных р-п переходов образованных между областями коллектора и подложкой. Это положено в основу изготовления интегральных схем.