1Дайте определение понятию «наноматериалы»
Резона́нсно-тунне́льный дио́д
жүктеу/скачать 0,64 Mb.
|
Нанотехнологии в электроэнергетике
- Бұл бет үшін навигация:
- 16Объясните принцип работы резонансно-туннельного диода
- 17Дайте определение квантового компьютера
| Резона́нсно-тунне́льный дио́д (РТД, англ. resonant-tunneling diode, RTD) — полупроводниковый элемент электрической цепи с нелинейной вольт-амперной характеристикой, в котором используется туннелирование носителей заряда через окружённую двумя потенциальными барьерами потенциальную яму.X
Резонансно-туннельный диод имеет участок вольтамперной характеристики с отрицательной дифференциальной проводимостью.X В резонансно-туннельном диоде используется гетероструктура, в которой потенциальная яма для носителей заряда, например, для электронов, отделена от контактных легированных областей потенциальными барьерами. Например, область потенциальной ямы может быть выполнена из GaAs, области потенциальных барьеров — из Ga1-xAlxAs, внешние области — из легированного донорами GaAs. Зависимость потенциальной энергии от координаты вида контакт—барьер—яма—барьер—контакт создается соответствующим профилем энергии края зоны проводимости Ес(х) {\displaystyle E_{c}(x)}. Скачки Ес {\displaystyle E_{c}} имеют место на стыках материалов В общем случае резонансно-туннельный диод (resonant tunneling diode-RTD) представляет собой периодическую структуру, которая состоит из последовательно расположенных квантовых колодцев, разделенных потенциальными барьерами, с электрическими контактами к двум крайним противоположным областям. Чаще всего это двухбарьерные структуры с одним квантовым колодцем и симметричными характеристиками барьеров, поскольку по мере увеличения количества колодцев все труднее реализовать условия для согласованного резонансного переноса носителей заряда. Условное обозначение, эквивалентная схема такого диода и общий вид его основных электрических характеристик показаны на рисунке 6.X Условное обозначение резонансно-туннельного диода (а), его эквивалентная схема (б), вольт-амперная и вольт-фарадная характеристики (в) 16Объясните принцип работы резонансно-туннельного диода Через гетероструктуру РТД с высокой вероятностью проходят только те электроны, энергии которых приблизительно совпадают с энергиями квантованных уровней в потенциальной яме. Эта вероятность значительно превышает произведение вероятностей прохождения Т1 {\displaystyle T_{1}},Т2 {\displaystyle T_{2}} через индивидуальные барьеры и может быть близкой к единице. Электроны с большей или меньшей энергией проходят через структуру с крайне низкой вероятностью Т1 {\displaystyle T_{1}},Т2 {\displaystyle T_{2}} {\displaystyle T_{1}T_{2}}. Основная часть электронов в эмиттирующем контакте расположена энергетически близко к краю зоны проводимости в этой области. При нулевом напряжении этот край обычно лежит ниже, чем даже первый уровень {\displaystyle E_{1}}Е1 ямы. Однако с повышением приложенного к гетероструктуре напряжения происходит деформация профиля {\displaystyle E_{c}(x)}Ес(х) и, когда энергия электронов в эмиттере становится близкой к энергии квантованного уровня внутри ямы, электрический ток через структуру резко увеличивается. Однако при дальнейшем повышении напряжения на диоде электроны эмиттера оказываются выше, чем уровень, по энергии и вероятность их сквозного прохождения снова становится низкой — сила тока через гетероструктуру падает. Как следствие, возникает область отрицательной дифференциальной проводимости. При наличии нескольких уровней (Е2{\displaystyle E_{2}},Е3 {\displaystyle E_{3}} и т.д.) резонансное прохождение электронов возможно, соответственно, при нескольких напряжениях, но чаще всего используется только первый уровень. Отрицательная дифференциальная проводимость резонансного туннельного диода применяется для создания высокочастотных генераторов электрических колебаний. Частоты таких генераторов могут достигать терагерцового диапазона. 17Дайте определение квантового компьютера жүктеу/скачать 0,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|