амплітуди вхіжної напруги і опору R2 , якщо струм на діоді рівний і0 то напруга на діоді буде рівною U1. При збільшенні струму через діод від значення і0-і1 значення і0 напруга на діоді буде змінюватися від U1 до U2 , при переході робочої точки діода в точку 2 ів подальшій зміні струму через діод робоча точка переміщується в точку 3 яка відповідає напрузі U3. Аналогічний процес відбувається при зменшенні вхідного струму , цярізка зміна напруги на виході дозволяє розглядати тунельний діод , як прилад з двома стійкими станами тобто як електричний ключ причому перехід з одного стану в інший відбувається за дуже короткий проміжлк часу оскільки тунельний перехід електронів відбувається дуже швидко. Тунельні діоди придатні для роботи усхумах НВЧ, а також в ЕОМ у якості комірок памяті та логічних схем.
Ефект ГАННА.
з ростом напруженності електричного поля провідність напівпровідника змінюється у слабких електричних полях концентрація(з)електронів і їх рухливість(м) незалежить від напруженості(Е) електричного поля,а залежність сили струму(І) через напівпровідник від напруженості електричного поля підпорядковується закону ома с=G+E с-густина,G-провідність,
Е-напруженість, в цьому випідку відповідає ділянка ОА на ВАХ, однак при зростанні наппруженності електричного поля в напів провіднику (НП),внаслідок зростання дрейфової швидкості електронів(V) збільшується відносна кількість іх пружних зіткнень з атомами кристалічної решітки до кількості непружних зіткнень які перевежають при малій напруженості електричного поля,топто збільшується величина зворотьної віддачі електронів тому починаючи з деякого значення напруженості Е1 рухливість електронів м=V/E а значить і електронів НП G=з*e*м зменчується ,зростання сили струму із збільшенням напруженості поля зповільнюється і при Е=Екр повністю припиняється (ділянка АВ на ВАХ) приподальшому збільшенні напруженості (ділянкаВС) енергії поля недостатньо для збільшення концентрації електронів,тому деференціальна провідність НП в цій ділянці стає відємною. Падіння сили струму (І) з ростом напруженості(Е) продожується до порогового значення(Епор) після чого провідність НП різко зростає внаслідок збільшення концентрації електронів(ділянка СД).
Існує декілька механізмів підвищення концентрації електронів під дією сильного електричного поля:
1.Усильних електричних полях відбувається ударна іонізація атомів електронами які одержали
додаткову енергію в електричному полі.
2.в сильному електричному полі енергетичні зони НП нахиляються,цей нахил настільки значний що електрини набувають здатності проходити через заборонену зону двома шляхами: перехід 1 повязаний з затратою енергії і зумовлений ударною іонізацією. Перехід 2 відбувається без втрати енергії (тунельний перехід). В германії цей перехід починає проявлятися при напружиностях =107 В/м,в арсеніді галію GaAs при напруженості =2*105в/м,
Прилади наоснові діоду ГАННА.
Діод ГАННА.
Ще один представник НП з негативним диференціальним опором,який працює на НВЧ-діод ГАННА. Він оснований на ефекті відкритому1963 американським фізиком Саппутом . Оснований на зміні питомого опору НП при збільшенні напруженості електричного поля і полягає в винекнині в НП генерації коливань електричного струму над високої частоти (НВЧ)під дією прикладеної постійної напруги яка перевищує деяке критичне значення властиве даному НП, частота коливань струму залежить від довжини НП і може перевищувати 20-25Ггц. Розроблені на основі цього ефекту прилади називають діодами ГАННА хоча ПН переходу вони не мають.
ДГ представляє собою НП кристал Н типу провідності який має два електроди з металу катод(К) і анод(А),між електродами з допомогою зовнішнього джерела живлення створюється електричне поле з напруженістю E>Eкр під дією якого в НП виникає електричнй струм поблизу катода унаслідок неминучих нерівномірностей НП спричинених контактом з миталом.локальна (місцева) напруженість електричного поля як правило більша від напруженості електричного поля і в інших частинах НП на виличину ДЕ завдяки цьому в середині цієї області (область х1-х2 малюнок 3) рухливість електронів менша ніж за його межами, що сприяє їх гальмуванню тому електрони під дією електричного поля почнуть нагромаджуватися біля х1,створюючи тут негативний заряд, і прискорючись за межами цієї області,відриваючись від х2 залишаючи за собою нескомпенсований негативний заряд іонізованих донорів в результаті в НП між точками х1-х2 виникає область з просторовим перпадом заряду яке назикається електростатичним доменом. Як тільки напруженість електричного поля в домені досягне значення Епор то рухливість електричного поля почне зростати і формування домену припиняється, під дією зовнішнього електричного поля сформований домен відривається від катода і переміщується в напрямку анода з великою швидкістю 105 м/с,дійшовши до анода електрони рекомбінують і домен розпадається прицьому поблизу катода зароджується новий домен і процес повтор.ється набуваючи періодичного характерую. Новий домен може зародитися тільки після розпаду попереднього,оскільки існування домену вимагає додаткового спаду напруги на ньому,оскільки концентрація електронів у домені знижена то опір НП при наявності в ньому зростає а струм у колі змменшується у 2 рази. Тому утворення ірозпад доменів супроводжується періодичною зміною сили струму діода,топто винекненям імпульсів струму,частота яких залежить від довжини НП. Наприклад при L=10мкм частота ім пульсів струму =10Ггц.
На малюнку 4 показаний характер зміни сили струму в ДГ. Длянк а 1 відповідає зародженню домена,ділянка 2 домен переміщується і сила струму е незманною і мінімальною,ділянка 3 розпаду домена і зростанню сили струму. Одже ефект ГАННА дозволяє пертворювати енергію джерела живлення постійного струму в енергію змінного над високої частоти. Оскільки генерація ім пульсів відбувається не у вузькій області ПН переходу а у всьому обємі НП то потужність вихідного сигналів які можна одержати з допомогою ДГ набагато більша ніж при використанні ПН переходу.
Функціональні пристрої на основі діода ГАННА.
Ефект ГАННА один знай перспективніших для створення на його основі швидко діючих пристроїв. Він використовується не лише для