Экспериментальная установка.
В работе исследуют вольт-амперную характеристику германиевого туннельного диода (например, типа ГИ 305 или родственных ему), теоретически и экспериментально определяют положение экстремальных точек характеристики. Проводят оценку энергии Ферми и энергии, соответствующей максимумам функции плотности распределения носителей в зонах материала туннельного диода.
I
Imax
Imin
Umax
Umin U 2
Подготовка к работе.
Изучить теорию туннельного эффекта для прямоугольного потенциального барьера. Получить выражение (6) для коэффициента прозрачности прямоугольного барьера.
Оценить энергию Ферми в материале германиевого туннельного диода из следующих представлений. При функция Фермидля всех энергий. Тогда концентрация носителей (известная) связана с энергией Ферми соотношением
.
Используя выражение (7), получаем
,
откуда
.
При расчетах принять концентрацию электронов и дырок~ .
+12 В
PA
PV
1,2к
4,3к
3,6к R 470
ГИ305А
10М
КТ605
П37
Рис.6
3. Найти энергию , соответствующую максимуму функции распределения электроновв зоне проводимости, исследованием на экстремум функции (8): . Этот анализ элементарен, но трудоемок, поэтому здесь приводим сразу конечный результат:
.
4. Оценить значения ивольт-амперной характеристики германиевого туннельного диода. Расчет вести по формулам
.
Результаты сравнить со справочными значениями соответствующих параметров для исследуемого туннельного диода.
5. Используя типичные параметры германиевого туннельного диода (ширина запрещенной зоны , толщина перехода, площадь перехода), по формуле (6) оценить вероятность туннельного перехода электронов через барьер. Энергию частицы принять равной; высоту барьера определить выражением
.
6. По формуле
оценить ток в максимуме вольт-амперной характеристики диода. Результат сравнить со значением для исследуемого диода.