Резонансний тунельний діод

Схема роботи резонансного тунельного діода й виникнення від'ємної диференціальної провідності

Резона́нсний туне́льний діо́д (RTD) — напівпровідниковий елемент електричного кола з нелінійною вольт-амперною характеристикою, в якому використовується тунелювання носіїв заряду через оточену двома потенціальними бар'єрами потенціальну яму.

Резонансний тунельний діод має ділянку вольт-амперної характеристики з від'ємною диференційною провідністю.

Будова

В резонансному тунельному діоді використовується гетероструктура, в якій потенціальна яма для носіїв заряду, наприклад, для електронів, відділена від контактних легованих областей потенціальними бар'єрами. Наприклад, область потенціальної ями може складатися з GaAs, області потенціальних бар'єрів — з Ga_1-xAl_xAs, зовнішні області — з логованого донорами GaAs.

Принцип дії

Через гетероструктуру з високою імовірністю проходять тільки ті електрони, енергія яких збігається з енергією квантованих рівнів у потенціальній ямі. Електрони з більшою чи меншою енергією через структуру пройти не можуть. При підвищенні прикладеної до гетероструктури напруги енергія електронів у контактному шарі зростає. Коли вона стає рівною енергії квантованого рівня всередині ями, через структуру починає проходити електричний струм. Проте при дальшому підвищенні напруги на діоді електрони набирають більшу енергію й знову не можуть проходити через гетероструктуру — сила струму падає. Як наслідок, виникає область від'ємної диференційної провідності.

Використання

Від'ємна диференційна провідність резонансного тунельного діода застосовується для створення високочастотних генераторів електричних коливань. Частоти таких генераторів можуть досгяти терагерцової області.

Див. також

• Діод
• Тунельний діод

Література

• Jin, N.; Chung, S.-Y.; Yu, R.; Heyns, R.M.; Berger, P.R.; Thompson, P.E. (2006). The Effect of Spacer Thicknesses on Si-Based Resonant Interband Tunneling Diode Performance and Their Application to Low-Power Tunneling Diode SRAM Circuits. IEEE Transactions on Electron Devices. 53 (9): 2243. doi:10.1109/TED.2006.879678.
• Duschl, R; Eberl, K (2000). Physics and applications of Si/SiGe/Si resonant interband tunneling diodes. Thin Solid Films. 380 (1–2): 151—153. Bibcode:2000TSF...380..151D. doi:10.1016/S0040-6090(00)01491-7.
• Slight, Thomas J.; Romeira, Bruno; Wang, Liquan; Figueiredo, JosÉ M. L.; Wasige, Edward; Ironside, Charles N. (2008). A Liénard Oscillator Resonant Tunnelling Diode-Laser Diode Hybrid Integrated Circuit: Model and Experiment (PDF). IEEE Journal of Quantum Electronics. 44 (12): 1158. Bibcode:2008IJQE...44.1158S. doi:10.1109/JQE.2008.2000924. S2CID 28195545.