рост плотности туннельного тока опережает возрастание сдельной емкости. Поэтому улучшение частотных свойств туннельных диодов при сохранении неизменным значения Jp связано, с сокращением площади р-п перехода, вследствие чего уменьшается механическая и электрическая прочность диодов. В СВЧ туннельных диодах диаметр р-п перехода Составляет 2 - 3 мкм. Вне зависимости от исходного материала основным способом изготовления р-п переход-а туннельных диодов является вплавление. После вплавления

Рис. 13.4. Конструкции туннельных диодов:

/ - кристалл полупроводника; 2 -керамическая втулка; S -контактная проволочка; 4 -выв.оды.

перехода для уменьшения его площади и получения заданного значения /р его подвергают электролитическому травлению. Высокая проводимость туннельного диода позволяет осуществлять контроль вольтамперной характеристики в процессе травления. При достижении определенного значения /р травление прекращают, чем обеспечивается заданное значение 1р. Па рис. 13.4 изображены некоторые конструкции туннельных диодов.

13-.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ТУННЕЛЬНОГО ДИОДА

. Малосигнальная эквивалентная схема туннельного диода в первом приближении может быть представлена Цепью с сосредоточенными параметрами, как показано на рис. 13.5. На этой схеме: С - емкость р-п перехода,; -• омическое сопротивление потерь; - собственная индуктивность корпуса; Ск - емкость корпуса; R - дифференциальное сопротивление р-п перехода.

Сопротивление потерь ts современных туннельных диодов в основном сосредоточено в объеме полупроводника, прилегающего к р-п переходу, и определяется удельной проводимостью материала и геометрическими размерами меза-структуры, полученной в процессе травления.

Параметры Ls и Ск определяются конструкцией корпуса диода. При напряжениях 6р<;У<;бп сопротивление R отрицательно. Его минимальная величина Р„ в точке перегиба характеристики обратно пропорциональна макси-

Рис 13.5. Эквивален.тная схема туннельного диода.

С Ск

мальному току /р и может быть вычислена с погрешностью не более ±10% по эмпирическим формулам

- для германиевых диодов.

- для диодов из арсенида галлия.

При работе на второй восходящей ветви (б >> t/J рассмотренная эквивалентная схема должна быть дополнена диффузионной емкостью р-п перехода.

Туннельный диод способен работать как усилитель и генератор только на тех частотах, где активная составляющая импеданса диода отрицательна. Максимальная частота, на которой еше выполняется это условие, является параметром, определяющим частотный предел туннельного диода. Эта частота называется предельной или резистивной частотой отсечки. Она находится из условия равенства нулю активной составляющей импеданса диода и рассчитывается как

. Ы при R<2r,.

Частота, на которой реактивная составляющая импеданса обращаеогся в нуль, называется собствешюй частотой диода или реактивной частотой отсечки.

13.4. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ ТУННЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

При работе туннельного диода в переключающем режиме основное значение приобретает раствор вольтамперной характеристики, характерные точки которой Служат стати-1«скими параметрами прибора (см. табл. 13.1 и 13.2), так как аквивалентная схема не отражает нелинейных свойств диода и для анализа его работы при большом сигнал.е имеет лишь вспомогательное значение (например, можрт служить для оценки времени переключения).

Таблица 13.1 П.арамет)ы арсенидо-галлиевых переключательных диод-ов

Таблица 13.2 Параметры германиевых переключательных диодов

Различают два крайних слуна-я работы переключающих схем с использованием двухполюсника, обладающего характеристикой с падающим участком п-типа, каким является туннельный диод: переключение токов и переключение напряжений (рис. 13.6).