Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Tunneldioden, av Dick Lundqvist
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Fig. 2. Diagram över tiuineldiodcns energiband vid olika
förspänningar. Störnivåerna är degenererade och
bildar ett kontinuum med ledningsband respektive
valensband. Ferminivån ligger 75 meV innanför
bandkanten.
Kurva (1) markerar antalet tillgängliga
energinivåer, kurva (2) fermifördelningen för de fria
laddningsbärarna. De av elektroner besatta
nivåerna markeras skuggade. Kurva (3) är ferminivån.
a) utan förspänning b) 100 mV spärrspänning
c) 50 mV ledspänning d) 150 mV ledspänning
Energy bands of tunnel diode at various bias
voltages.
tunna övergångar har tidigare inte kunnat
realiseras. De dioder, som man nu framställer genom att
utgå från ett extremt högdopat germanium med
ca 10™ donatorer per cnr och genom att legera
detta till en lika hög acceptorkoncentration, ger
pn-övergångar vars bredd är endast ca 150 Å.
Kvalitativt kan tunneldiodens karakteristik
förklaras på följande sätt, fig. 2. Materialet är så
högdopat, att energigapet mellan n-sidans donatornivå
och ledningsband respektive p-sidans
acceptorni-vå och valensband är belt nedbrutet så att de
bildar ett gemensamt kontinuum. Ferminivån befinner
sig ca 3 kT (vid rumstemperatur ca 75 meV)
ovanför ledningsbandets botten, respektive under
valensbandets tak. Utan pålagd spänning, fig. 2 a,
försiggår i båda riktningarna en ständig passage av
elektroner, som söker sig tunnlar genom övergången.
Den totala strömtransporten i vardera riktningen
kan, trots den låga sannolikheten för den enskilda
elektronen att passera, uppgå till kanske 103 A/cnr.
Strömmarnas storlek markeras av pilarnas längd i
figuren. För elektronerna i ett givet energiintervall
är den ström, som flyter fram, proportionell mot
produkten av koncentrationen av fyllda nivåer på
den sida, från vilken de kommer, och
koncentrationen av tomma nivåer på den andra sidan, där de
landar. De två motriktade strömmarna från n-sidans
ledningsband, Inp, och p-sidans valensband, lpn,
balanserar naturligtvis i detta fall varandra exakt.
I fig. 2 b syns förhållandet vid en låg
backspänning (pius på n-skiktet). Spänningsfallet, som
koncentreras till övergångsskiktet, förskjuter
bandkanterna på ett sådant sätt, att backströmmen ökar
medan framströmmen förblir i det närmaste
oförändrad (minskar något), resulterande i en
nettoström i backriktningen. Vid ökad backspänning
stiger backströmmen snabbt.
I fig. 2 c syns förhållandet vid en låg
framspän-ning. Framströmmen är fortfarande nära konstant,
men backströmmen reduceras, så att det uppstår
en netto framström. Strömmen når ett maximum,
när backströmmen närmar sig noll, men sedan
börjar också framströmmen avta, när det förbjudna
energigapet börjar blockera ledningsbandets
elektroner. Efter att ha sjunkit till ett minimum, där
tunneleffekten upphört, fig. 2 d, börjar strömmen öka
igen, när den normala diffusionen av
minoritetsbärare i ledriktning över spärren börjar tillväxa.
En viss restström i minimet förklaras troligen av
tunneleffekt till och från djupare liggande nivåer
(rekombinationscentra) och av normal alstring av
hål-elektronpar inom spärrskiktet. I fig. 3 återges
i anslutning till ovanstående analys den intressanta
delen av tunneldiodens karakteristik.
Man har hittills endast studerat dessa system på
germanium och kisel. Spännings värdet för
toppvärdet på tunnelströmmen ligger för Ge vid ca 50 mV
och strömminimum uppträder vid ca 350 mV. Man
kan uppmäta strömförhållanden på 15:1 vid
rumstemperatur. I kisel har man uppmätt motsvarande
spänning vid strömtoppen till ca 80 mV och vid
strömminimum till 700—800 mV. Strömförhållandet
är där ca 4:1.
Fig. 3. De olika områdena i tunneldiodens karakteristik
a) ström beroende på tunneleffekt
(majoritetsbärare)
b) restström beroende såväl av tunneleffekt till
och från djupare liggande nivåer som av
normal alstring av hål-elektronpar i spärrskiktet
c) normal ledström genom diffunderande
minoritetsbärare.
Characteristic parts of the tunnel diode curve.
.162 ELTEKNIK 1959
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
