隧道二极管

隧道二极管是晶体二极管，具有隧道电流作为主电流分量。隧道效应意味着非常薄的绝缘层（具有约1nm（10-6mm）的厚度，例如氧化膜）夹在两块金属之间。
当在两端施加势能以形成势垒V时，动能E存在于导体中。在E <V的条件下，部分微粒可以从绝缘层侧通过阻挡层V到另一侧的物理现象。
由重掺杂p区和n区形成的PN结是隧道结。 n型半导体的费米能级进入导带，p型半导体的费米能级进入价带。
当没有施加电压并且处于热平衡时，n区和p区的费米能级相等。 n区导带底部低于p区价带顶部，因此，具有相同能量的量子态出现在n区的导带和p区的价带中。
在重掺杂的情况下，杂质浓度大并且阻挡区域非常薄。由于量子力学隧道效应，n区导带中的电子可以通过禁带，并且p区价带也可以穿在p区价带电子中。
该频带被传递到n区导带，这使得可以产生隧道电流。由于长度较短，电子通过隧道的概率较大，隧道电流更明显。
隧道二极管的工作符合三种隧穿条件：1费米能级位于导带和全带; 2空间电荷层宽度必须窄（低于0.01微米）; 3简并半导体P型区域和N型区域中的空穴和电子有可能在相同的能级上重叠。如图（a）所示，隧道二极管的伏安特性是S形特性曲线。
曲线中的最大电流点P称为峰值点;最小电流点V称为谷点。电流和电压之间的关系不同于普通半导体二极管的关系。
当一个正电压施加到一个极点时，通过管子的电流将随着电压的增加而变大，但是在电压达到一定值后，它会突然变小，然后在一定时间后变为大值。值;施加的电压与前一电压相反，电流随电压的增加而急剧增加。
隧道二极管的主要参数：（1）峰值电压Up，约为几十毫伏，谷值电压Uv，约为几百毫伏（2）峰值电流Ipi，约为几毫安，谷值电流Iv约为几百微安（ 3）峰谷电流比约5-6，越大越好（4）谷点电容Cv，几微法到几十微法，越小越好，国内2BS4A：上升= 80 mV，Ip = 4mA，峰谷电流比≥5，Cv = 10至15微法，Uv = 280毫伏。隧道二极管的优点是开关特性好，速度快，工作频率高，功耗低，噪声低。
缺点是热稳定性差。隧道二极管可以用于微波混合和检测（在这种情况下，应该适当地减少掺杂以制造反向二极管），低噪声放大，振荡等。
由于其低功耗，它适用于卫星微波设备。它还可用于超高速开关逻辑电路，触发器和存储器电路。