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谐振隧穿二极管

谐振隧穿二极管(Resonant tunneling diode, RTD)是利用电子在某些能级能够谐振隧穿而导通的二极管。其电流电压特性常显示出负阻特性。

谐振隧穿二极管 的工作原理,第一个电流峰值之后的负阻特性是由于随着偏压的增加,第一能级开始低于费米能级。(左侧: 能带结构; Center: 透射系数; Right: 电流)

简介

所有的隧道二极管(Tunnel diode)都是利用量子穿隧效應工作的。它们大多具有负阻的电流电压特性,用于高速电子器件,因为隧穿薄层的时间很短,比如振荡器。最高工作频率可达THz.[1]

谐振隧穿二极管可以使用多种材料制造(比如III-V族,IV族或II-IV族半导体)和多种不同谐振隧穿结构(比如重掺杂PN结,双势垒,三势垒,势阱)。

其中一种由两层薄层中间的单个势阱构成,称为双势垒结构。载流子在势阱中间只能有分立的电子能级。当谐振隧穿二极管两边加偏压的时候,随着第一能级接近费米能级,电流逐渐增加。当第一能级低于并远离费米能级的时候,电流开始下降,出现负阻特性。当第二能级下降接近费米能级的时候,电流再次增加。该结果如下图所示,该图使用NanoHUB得到。

该结构可以使用分子束外延生长,常见材料组合有GaAs/AlAs和InAlAs/InGaAs。

工作原理

取决于材料和有多少个势垒,束缚能级的数量可能有一个或多个,当束缚能级较多时,下述过程可能会重复。

正电阻区

在低偏压时,当第一束缚能级(能量最低的那一个)靠近费米能级时,通过该束缚能级的电流增加 ,从而总电流增加。

负电阻区

随着偏压进一步增加,第一束缚能级已经低于费米能级。偏压继续增加时该能级对应的能量已接近发射极(源极)的禁带,因此该能级传导的电流减小,总电流减小。

第二正电阻区

随着偏压进一步增加,第二束缚能级也靠近费米能级,其传导的电流也开始增加,导致总电流再次增加。

参考资料

  1. ^ Saeedkia, D. Handbook of Terahertz Technology for Imaging, Sensing and Communications. Elsevier. 2013: 429 [2015-06-04]. ISBN 0857096494. (原始内容于2014-07-06). 

谐振隧穿二极管, 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑, 2015年6月4日, 請邀請適合的人士改善本条目, 更多的細節與詳情請參见討論頁, 此條目需要补充更多来源, 2015年6月4日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书籍, 学术, 图像, 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源, 判定指引, resonant, tunneling, diode, 是利用电子在某些能级能够谐振隧穿而. 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑 2015年6月4日 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 此條目需要补充更多来源 2015年6月4日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 谐振隧穿二极管 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 谐振隧穿二极管 Resonant tunneling diode RTD 是利用电子在某些能级能够谐振隧穿而导通的二极管 其电流电压特性常显示出负阻特性 谐振隧穿二极管 的工作原理 第一个电流峰值之后的负阻特性是由于随着偏压的增加 第一能级开始低于费米能级 左侧 能带结构 Center 透射系数 Right 电流 目录 1 简介 2 工作原理 2 1 正电阻区 2 2 负电阻区 2 3 第二正电阻区 3 参考资料简介 编辑所有的隧道二极管 Tunnel diode 都是利用量子穿隧效應工作的 它们大多具有负阻的电流电压特性 用于高速电子器件 因为隧穿薄层的时间很短 比如振荡器 最高工作频率可达THz 1 谐振隧穿二极管可以使用多种材料制造 比如III V族 IV族或II IV族半导体 和多种不同谐振隧穿结构 比如重掺杂PN结 双势垒 三势垒 势阱 其中一种由两层薄层中间的单个势阱构成 称为双势垒结构 载流子在势阱中间只能有分立的电子能级 当谐振隧穿二极管两边加偏压的时候 随着第一能级接近费米能级 电流逐渐增加 当第一能级低于并远离费米能级的时候 电流开始下降 出现负阻特性 当第二能级下降接近费米能级的时候 电流再次增加 该结果如下图所示 该图使用NanoHUB得到 该结构可以使用分子束外延生长 常见材料组合有GaAs AlAs和InAlAs InGaAs 工作原理 编辑取决于材料和有多少个势垒 束缚能级的数量可能有一个或多个 当束缚能级较多时 下述过程可能会重复 正电阻区 编辑 在低偏压时 当第一束缚能级 能量最低的那一个 靠近费米能级时 通过该束缚能级的电流增加 从而总电流增加 负电阻区 编辑 随着偏压进一步增加 第一束缚能级已经低于费米能级 偏压继续增加时该能级对应的能量已接近发射极 源极 的禁带 因此该能级传导的电流减小 总电流减小 第二正电阻区 编辑 随着偏压进一步增加 第二束缚能级也靠近费米能级 其传导的电流也开始增加 导致总电流再次增加 参考资料 编辑 Saeedkia D Handbook of Terahertz Technology for Imaging Sensing and Communications Elsevier 2013 429 2015 06 04 ISBN 0857096494 原始内容存档于2014 07 06 取自 https zh wikipedia org w index php title 谐振隧穿二极管 amp oldid 61792688, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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