电子学报—江崎二极管[宝典]
江崎二极管
( Tunnel Diode)
摘要:
江崎二极管是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管，在低噪声放大、振荡、卫星微波设备等领域有所应用。
本文讲述了江崎二极管(隧道二极管)的简单简介、发明者和它的伏安特性，对隧道效应及其原理也进行简单阐述。随着科技的发展，江崎二极管将在各方面得以广泛的应用和发展。
关键词: 隧道效应; 量子力学; 伏安特性; 应用与发展
正文
1、江崎二极管的简介
江崎二极管是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管，其基底材料是砷化镓和锗。它的P型区和N型区都是高掺杂的(即高浓度杂质)。
隧道二极管的图片
隧道二极管在电路中的
表
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示
江崎二极管也是双端子有源器件。其主要参数为峰谷电流比(IP,PV)，其中，下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。
江崎二极管通常是在重掺杂 N型(或 P型)的半导体片上用快速合金工艺形成高掺杂的PN结而制成的;其掺杂浓度必须使PN结能带图中费米能级进入N型区的导带和P型区的价带;PN结的厚度还必须足够薄(150埃左右)，使电子能够直接从N型层穿透PN结势垒进入P型层。这样的结又称隧道结。
费米能级Fermi level
反映电子在能带中填充能级水平高低的一个参数。 如果一个能带中的某一个能级的能量设为E，则该能级被电子占据的概率是符合一个函数规律的即为f(E)，f(E)称为费米函数。
当f(E)=1/2时，得出的E的值对应的能级为费米能级。
一般近似的认为费米能级一下的能级都被电子所填充。
2、江崎二极管的发明者
1957年，受雇于索尼公司的江崎玲於奈(Leo Esaki，1940,)在改良高频晶体管2T7的过程中出现当增加PN结两端的电压时电流反而减少，江崎玲於奈将这种反常的负电阻现象解释为隧道效应。由于这一成就，他与B.D.约瑟夫逊和I.贾埃佛共同获得1973年度诺贝尔物理学奖。
3、隧道效应及其原理
3.1 隧道效应(quantum tunneling)
所谓隧道效应，是指在两片金属间夹有极薄的绝缘层(厚度大约为几个nm(10-6mm)，如氧化薄膜)，当两端施加势能形成势垒V时，导体中有动能E的部分微粒子在E
V，它进入势垒V区时，将波长改变为
'h,,2m(E,V)
若E
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