Резонансно туннельный диод. Конструкция. Принцип работы. ВАХ.

В общем случае резонансно-туннельный диод (resonanttunnelingdiode –

RTD) представляет собой периодическую структуру, которая состоит из по-

следовательно расположенных квантовых ям, разделенных потенциальными

барьерами, с электрическими контактами к двум крайним противоположным

областям.Чаще всего это двухбарьерные структуры с одной квантовой ямой

и симметричными характеристиками барьеров, поскольку по мереувеличения количества квантовых ям все труднее реализовать условия длясогласованного резонансного переноса носителей заряда.

Эквивалентная схема резонансно-туннельного диода включает в себя ис-

точник тока I (U) и емкость C (U), управляемые напряжением, и последова-

тельное сопротивление Rs. Здесь параллельная цепочка из I (U) и C (U) пред-

ставляет собой собственно диод, a Rs является суммой последовательных

сопротивлений, таких как контактные сопротивления. Емкость C (U) является

чрезвычайно важной при определении быстродействия прибора. За исключе-

нием области напряжений вблизи токового резонанса, она приблизительно

равна емкости, рассчитанной для нелегированного разделительного слоя и

обедненного слоя прибора. Пик емкости в области отрицательного диффе-

ренциального сопротивления обусловлен резонансными электронами, накоп-

ленными в яме. Это должно приниматься во внимание при строгом обсужде-

нии быстродействия. Отметим также, что I (U) и C (U) не зависят от частоты

вплоть до предельных рабочих частот диода.

ВАХ

По мере увеличения напряжения происходит спад энергетического уровня в кВ. яме. Когда положение энергетического уровня кВ. ямы совпадает уровнем Ферми высоколегированных областей произойдет резонансный туннельный эффект, приводящий к резкому увеличению туннельного тока.

С увеличением U ток I резко возрастает до тех пор, пока с размерным уровнем Е 1 не сравняется дно зоны проводимости EC 1.

Основной особенностью резонансно-туннельных диодов является наличие на вольт-амперной характеристике области отрицательного дифференциального сопротивления, которая является основой для большинства его практических применений. Это позволяет использовать резонансныйтуннельный прибор для генерации СВЧ-колебаний с частотами выше (на порядок и более), чем в обычных туннельных диодах.