什么是隧道二极管?

[拼音]：suidao erjiguan

[外文]：tunnel diode

基于重掺杂PN结隧道效应而制成的半导体两端器件。隧道效应是1958年日本江崎玲於奈在研究重掺杂锗PN结时发现的，故隧道二极管又称江崎二极管。这一发现揭示了固体中电子隧道效应的物理原理，江崎为此而获得诺贝尔奖金物理学奖。隧道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。

隧道二极管的主要特点是它的正向电流－电压特性具有负阻(见图)。这种负阻是基于电子的量子力学隧道效应，所以隧道二极管开关速度达皮秒量级，工作频率高达100吉赫。隧道二极管还具有小功耗和低噪声等特点。隧道二极管可用于微波混频、检波（这时应适当减轻掺杂，制成反向二极管），低噪声放大、振荡等。由于功耗小，所以适用于卫星微波设备。还可用于超高速开关逻辑电路、触发器和存储电路等。

研究不同半导体材料制成的隧道二极管的基本特性，还能深入了解半导体中的能带结构和一些与量子力学有关的物理问题。