Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Апреля 2013 в 11:02, реферат
Плоскостная модель кристаллической решётки германия дана на рис. 1а. Атомы расположены на таких расстояниях друг от друга, что их внешние (валентные) электронные оболочки взаимно проникают друг в друга. Атом германия имеет четыре электрона на внешней оболочке, и при взаимодействии внешних электронных оболочек атомов кристалла у соседних атомов появляются общие электроны. Это соответствует как бы дополнению внешних электронных оболочек атомов до восьми электронов (согласно принципу Паули, на одной орбите может находиться не более двух электронов с противоположными спинами). Такая связь атомов с помощью общих орбит двух электронов называется ковалентной. Наличие на внешней оболочке каждого атома восьми электронов соответствует их устойчивому состоянию, подобных состоянию внутренних электронных оболочек атома.
Интересно отметить, что отношение I1/С также не зависит от площади перехода и определяется значением приведенной концентрации, по величине которой для различных материалов можно судить о их пригодности для изготовления туннельных диодов. Выше уже было показано, что диоды на основе германия p-типа обладают лучшим отношением I1/C, чем диоды из германия n-типа. У туннельных диодов из арсенида галлия это отношение наибольшее и может составлять 10−15 ма/пф (табл. 1).
Таким образом, степень легирования материала прямо или косвенно определяет все основные параметры туннельного диода, поэтому невозможно одновременно получить оптимальными с точки зрения разнообразных радиотехнических примесей все параметры прибора. Эта трудность может быть устранена индивидуальным выбором материала и степени его легирования, обеспечивающей получение требуемых параметров для каждой специфической области применения диодов.
Таблица 1
Основные параметры полупроводниковых материалов и туннельных диодов, изготовленных из них
Полупроводник |
m*/m0 |
E0, эв |
I1/I2 |
U1, мв |
u3 , мв |
t*макс, °С |
R− С, сек |
I1/C, ма/пф |
Ge Si GaAs InSb GaSb |
0.l5 0.27 0.06 0.04 0.20 |
0.65 1.10 1.35 0.18 0.70 |
10 − 15 3 − 4 40−70 7 − 10 15 − 20 |
40−70 80−100 90−120 — 30−50 |
450 700 1000 200 450 |
250 400 600 25 300 |
0.5·10−9 0.2·10−8 0.1·10−9 0.5·10−11 0.1·l0−19 |
0.3 − 1 <0.5 10-15 — — |
* Температура, при которой исчезает участок отрицательного сопротивления.
Свойства туннельного диода зависят не только от степени концентрации примесей, но и от типа самого материала. Вероятность туннельного эффекта возрастет с уменьшением ширины запрещенной зоны Eg и эффективной массы m*. Поэтому для туннельных диодов желателен материал с малыми значениями Eg и m*. Но, с другой стороны, температурный диапазон работы туннельного диода пропорционален ширине запрещенной зоны исходного материала. Следовательно, нужен материал с широкой запрещенной зоной. Разрешить эти два противоречивых требования можно компромиссным путем: выбрать материал с малой величиной m и большой шириной запрещенной зоны. Сравнительные данные по величинам Eg и m* для применяемых при изготовлении туннельных диодов материалов приведены в табл.1.
Из сопоставления значений Eg и m* видно, что лучшим материалом для изготовления туннельных диодов служит арсенид галлия. Это же подтверждают и лучшие параметры, которыми обладают туннельные диоды, полученные на основе этого материала.
Следует отметить,
что наилучшими
Наилучшими материалами
для изготовления туннельных
диодов, обладающих низкими
Вообще «универсального» матери
Поэтому интенсивное изучение новых полупроводниковых материалов приведет к дальнейшему улучшению параметров туннельных диодов, изготавливаемых из них.
Использованная литература.