Полупроводниковые приборы

Студент умеющий работать со сложными приборами и установками, самостоятельно изучать научную литературу и делать необходимые выводы, имеет значительные шансы на успех в своей деятельности.

Важное место в подготовке квалифицированных специалистов отводится лабораторному эксперименту, который является одной из основных форм самостоятельной работы студентов.

Главная роль лабораторных работ заключается в том, что студенты сталкиваются с реальными задачами и проблемами, учатся практически оценивать полученные результаты. _Цель дипломной работы . поставить лабораторную работу исследовательского характера и разработать методику ее выполнения для практикума по физике полупроводниковых приборов с исследованием вольт-амперных характеристик не только ставших широко известных полупроводниковых приборов диодов и транзисторов, но и абсолютно новых приборов разработанных и исследуемых на кафедре - ТУННЕЛИСТОР и БИСПИН. Изучение новых, не описанных в широкой научной литературе полупроводниковых структур должно стимулировать студента к самостоятельной и вдумчивой работе и заставить серьезно вникнуть в суть происходящих явлений внутри кристаллов.

Дополнительная цель данной работы - это составление теоретической и практической части лабораторного эксперимента доступным языком без изобилия сложных технических терминов, что позволит сделать работу легко читаемой и доступной для понимания. 1. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ. С момента изобретения полупроводниковых приборов, они нашли широкое применение в самой разнообразной аппаратуре. Это связано с их преимуществами перед вакуумными лампами, отсутствие цепей накала, миниатюрное конструктивное оформление, высокая механическая прочность и практически мгновенная готовность к работе, что позволило коренным образом изменить внешний облик и функциональные возможности аппаратуры.

Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники пошло двумя путями: - по пути интеграции дискретных активных и пассивных элементов в одной гибридной или монолитной схеме; - по пути создания принципиально новых полупроводниковых приборов, которые заменяют целые узлы в радиоэлектронной аппаратуре, что многократно уменьшает ее вес, габариты и увеличивает надежность. В настоящее время создано огромное количество интегральных схем и исследовать их характеристики просто не имеет смысла, так как обычно серьезные производители прилагают к своим изделиям подробные описания, но основные элементы микросхем не так многочисленны. Это диоды, стабилитроны, стабисторы, туннельные диоды, диоды с баръером Шоттки, полевые и биполярные транзисторы, тиристоры и семисторы, варикапы.

Благодаря научно-исследовательской работе сотрудников КубГУ появились новые полупроводниковые структуры: ТУННЕЛИСТОР и БИСПИН.[1,2] Из учебников по физике полупроводников /3/ нам известно, что каждый полупроводниковый прибор или структура должна обладать своими специфическими характеристиками благодаря которым такие приборы возможно использовать для построения радиоэлектронной аппаратуры.

Важнейшими параметрами диодов используемых в аппаратуре для получения постоянных токов является прямой и обратный токи.

Прямой ток можно измерить по схеме приведенной на рис.1а. К диоду приложено прямое напряжение Миллиамперметр измеряет прямой ток диода Резистор защищает миллиамперметр от перегрузки при подключении неисправного (пробитого) диода.

Измерение обратного тока производится по схеме изображенной на рис.1б.

Источник создает на диоде обратное напряжение . Микроамперметр защищен от перегрузки ограничительным резистором . Обычно обратный ток измеряется при максимально допустимом напряжении для данного типа диода (можно узнать в справочнике). Далее, если плавно изменять прямое или обратное напряжение и записывать данные миллиаперметра, можно построить график зависимости прямого и обратного тока через диод от приложенного напряжения. Такой график, как известно, называется вольт-амперной характеристикой (сокращенно ВАХ). График зависимости тока от приложенного напряжения является важнейшей характеристикой по которой сравниваются отдельные полупроводниковые приборы.

Качество диода можно охарактеризовать также его коэффициентом выпрямления: (1.1) При комнатной температуре коэффициент выпрямления достигает нескольких тысяч, причем у кремниевых диодов он больше, чем у германиевых.

Основные параметры биполярных транзисторов можно измерять аналогичным способом.

Обратный ток коллектора транзистора структуры p-n-p измеряется по схеме рис.2а., а структуры n-p-n по схеме рис.2б.

Обратное напряжение от источника приложено к коллекторному переходу транзистора , эмиттер которого остается свободным.

Протекающий через переход обратный ток коллектора измеряется микроамперметром, защищенным от перегрузок ограничительным резистором . При комнатных температурах обратный ток не превышает нескольких микроампер у маломощных и десятков микроампер у мощных.

Начальный ток коллектора измеряется с помощью схем рис.2 в,г. Между базой и эмиттером транзистора включается резистор , сопротивление которого выбирается в пределах 500-1000 Ом для маломощных и 0-2 Ом для мощных транзисторов.

Измеряемый микроамперметром , который защищен от перегрузок ограничительным резистором , начальный ток коллектора маломощных транзисторов при комнатных температурах составляет единицы, а мощных - десятки микроампер.

Статическим коэффициентом передачи тока в схеме с общим эмиттером называется отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера в схеме с общим эмиттером: (1.2) Приближенное значение статического коэффициента передачи тока можно измерить с помощью простых схем рис.2д,е. Если пренебречь малым прямым сопротивлением эмиттерного перехода транзистора по сравнению с сопротивлением резистора в цепи базы, то ее ток равен , и статический коэффициент передачи тока: (1.3) где - сопротивление резистора в цепи базы, кОм; - ток коллектора, mA; - напряжение источника питания, В Таким образом, показания миллиамперметра пропорциональны статическому коэффициенту передачи тока. При рассмотрении работы транзистора необходимо учитывать, что существуют идеализированные и реальные статические характеристики. При рассмотрении идеализированной модели транзистора идеализация заключается в том, что модель транзистора считается одномерной, когда высота базового перехода гораздо меньше величины квадратного корня из площади сечения транзистора, т.е. размеры транзистора в направлениях, перпендикулярных главной оси, много больше толщины базы. В этом случае можно предположить движение носителей только вдоль главной оси без отклонения в стороны.

Идеализация заключается также в том, что не учитываютя объемные сопротивления слоев.

Рассмотрим формулы Молла-Эберса, которые, несмотря на их приближенность, очень полезны для анализа статических режимов работы транзистора, так как хорошо отражают основные особенности транзисторов при любых сочетаниях напряжений на переходах [4]. Приступая к выводу основных характеристик, пренебрежем эффектом модуляции толщины базы вместе с его следствиями. Тогда для транзистора можно принять такую эквивалентную схему, которая показана на рис.3. Здесь каждый из переходов изображен в виде диода, а взаимодействие их отражено генераторами токов. Так, если эмиттерный переход открыт и через него протекает ток, то в цепи коллектора будет протекать несколько меньший ток, т.к. часть инжектированных носителей рекомбинирует. В общем случае токи эмиттера и коллектора складываются из двух компонентов: инжектируемого ( или ) и собираемого ( или ): (1.4); (1.5). Связь инжектируемых компонентов с напряжениями на переходах такая же, как и в отдельном диоде и выражается формулой: (1.6); (1.7) где и - тепловые токи эмиттерного и коллекторного диодов (при ). Их можно выразить через такие величины, которые обычно задаются в технической документации на транзистор, а именно через токи и , измеряемые при обрыве соответственно коллектора и эмиттера. Из формулы (1.7) при получаем ; из формулы (1.5) при получаем , Подставляя эти значения в (1.5) и полагая, что , получаем: (1.8) Обозначив ток эмиттера при большом отрицательном смещении ( ) и оборванном коллекторе через (тепловой ток эмиттера), аналогичным путем получим: (1.9) Подставив токи и из (1.6) и (1.7) в соотношения (1.4) и (1.5), найдем зависимости и , т.е. статические вольт-амперные характеристики транзистора: (1.10) (1.11) Запишем еще ток базы, равный разности токов и : (1.12) Формулы Молла-Эберса (1.10 - 1.12) приближены, но очень полезны при анализе статических режимов работы транзисторов.

Необходимо уточнить, что количественные расчеты по формулам (1.10 - 1.12) в случае кремниевых транзисторов дают значительную погрешность, так как обратные токи у кремниевых транзисторов нельзя считать тепловыми. 1.1 Идеализированные статические вольт-амперные характеристики транзисторов. Если на p-n переходе является заданной величиной эмиттерный ток, а не эмиттерное напряжение, то выражая двучлен из формулы (1.10) и подставляя его в (1.11), получаем: (2.1) Это выражение представляет собой семейство коллекторных с параметром [4]. Такое семейство изображено на рис.4а.

Семейство эмиттерных характеристик с параметром получается из выражения (1.10), если разрешить его относительно . Используя соотношение (2.2) получаем: (2.3) Эмиттерное семейство характеристик показано на рис.4б. Из рисунка 4а ясно видно два резко различных режима работы транзистора: активный режим, соответствующий значениям и режим насыщения, соответствующий значениям . Для активного режима формулы (2.1) и (2.3) переходят в следующие: (2.4) (2.5) Характеристики на рис.4а являются эквидистантными, т.к. при построении параметр принят постоянной величиной. В характеристиках эмиттерного семейства (рис.4б) кривая с параметром является обычной диодной характеристикой. При значениях кривые сдвигаются вправо и вниз в связи с нарастанием эмиттерного тока. При значениях кривые очень незначительно смещаются влево и вверх. 1.2 Реальные статические вольт-амперные характеристики транзисторов. В формулах Молла-Эберса не учитывается целый ряд факторов, таких, как эффект Эрли (зависимость толщины базы от ), пробой перехода, зависимость от тока и пр.

Поэтому характеристики на рис.4 в значительной степени идеализированны.

Реальные коллекторные и эмиттерные характеристики показаны на рис.5. Кривые коллекторного семейства имеют конечный, хотя и очень небольшой наклон, который в области, близкой к пробою, резко увеличивается.

Расстояние между кривыми немного уменьшается при больших токах из-за роста тока . В активном режиме можно характеризовать коллекторное семейство соотношением: (2.6) Кривые эмиттерного семейства образуют довольно плотный 'пучок' (рис.5б), потому что влияние коллекторного напряжения на эмиттерное очень мало. При нагреве кривые смещаются влево в область меньших напряжений. При достаточно большом токе входные вольт-амперные характеристики деформируются. На кафедре физики полупроводников КубГУ на базе МТОП-структуры был разработан новый полупроводниковый прибор - ТУННЕЛИСТОР - твердотельный функциональный генератор электрических колебаний. В основе его работы лежит явление поверхностно-барьерной неустойчивости тока (сокращенно ПБНТ).[5,6] Прибор ТУННЕЛИСТОР представляет собой полупроводниковую пластинку, имеющую омический контакт с нанесенным на нее активным контактом металл-тунельно прозрачный окисел полупроводник, который, для краткости, в соответствии с его назначением - эмиттировать электроны из ПС и металла - назван эмиттером. На противоположной стороне пластины на расстоянии, меньшем диффузионной длины неосновных носителей, создается плоскостной p-n - переход, который в соответствии с его назначением поставлять неосновные носители в базу назван инъектором.

Площадь инъектора на один-два порядка больше площади эмиттера (рис.6,7) 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИБОРЕ ТУННЕЛИСТОР. Контакт металл-полупроводник является обязательным элементом всех полупроводниковых приборов и устройств и может использоваться для двух различных целей; во-первых, как омический контакт, во-вторых, как активный элемент различных полупроводниковых приборов - точечно-контактных и поверхностно-барьерных диодов и транзисторов, приборов с барьером Шоттки и т.д.

Остановимся подробней на своеобразных явлениях, происходящих в этих контактах. 2.1. Идеальный контакт металл-полупроводник [7]. Пусть имеются образцы металла и полупроводника n - типа с плоскими поверхностями. При этом уровень Ферми в полупроводнике может лежать как выше, так и ниже уровня Ферми в металле (на рис.8 ). Приведем образцы в идеальный (т.е. без зазора и слоя окисла между ними) контакт. Если , то электроны в первый момент потекут преимущественно из полупроводника в металл.

Металл зарядится отрицательно, а полупроводник - положительно, в результате чего возникает контактная разность потенциалов Uк и электрическое поле, препятствующее переходу электронов из полупроводника в металл.

Избыточный поток электронов будет иметь место до тех пор, пока уровни Ферми в металле и полупроводнике не выравняются, и не установится динамическое равновесие, характеризуемое равенством токов эмиссии: (2.1) следовательно, контактная разность потенциалов определяется выражением: (2.2) где и термодинамические работы выхода электрона из металла и полупроводника, определяемые как . Контактная разность потенциалов полностью падает на приконтактной области полупроводника, так как в металл электрическое поле практически не проникает из-за высокой концентрации носителей.

Напряженность электрического поля в поверхностном слое полупроводника не превышает 10 в/см, а напряженность поля ионов кристаллической решетки составляет 10 в/см.

Поэтому контактное поле не в состоянии изменять ширину запрещенной зоны полупроводника, зато обуславливает появление в его приконтактном слое изгиба энергетических зон на величину , причем в случае зоны будут искривлены кверху, (рис.9,а) При этом приконтактный слой обогатится дырками. Этот обогащенный неосновными носителями слой с пониженной удельной проводимостью называется запирающим. В полупроводнике p - типа он возникает при (рис. 9,б) В случаях контакта металл-полупроводник n - типа при и контакта металл-полупроводник p - типа при (рис.9,в,г) приконтактная область обогащается основными носителями и образуется слой с повышенной удельной проводимостью, который называется антизапирающим.

Выясним, от каких параметров зависит толщина приконтактного слоя, т.е. глубина проникновения контактного поля в полупроводник.

Предположим, что электрическое поле проникает в полупроводник на некоторую глубину . В приконтактной области энергия электронов на дне зоны проводимости равна: (2.3) объемный заряд в приконтактной области определяется выражением: (2.4) Поскольку вся контактная разность потенциалов падает на приконтактной области полупроводника, можно считать, что (2.5) В этом случае выражение (2.4) принимает вид: (2.6) Это означает, что на расстоянии , на которое проникает поле, из электронного полупроводника свободные электроны вытесняются, и в этой зоне остается положительный заряд, определяемый концентрацией ионов примеси. Для области объемного заряда уравнение Пуассона с учетом (2.6) имеет вид: (2.7) Общее решение этого уравнения: (2.8) Так как поле проникает в полупроводник только на глубину, то уравнение (2.8) должно удовлетворять граничным условиям: (2.9) С учетом (2.9) находим: (2.10) Следовательно, в приконтактной области электростатический потенциал в зависимости от координаты меняется следующим образом: (2.11) Для определения величины используем граничные условия в точке : (2.12) Это уравнение позволяет получить из уравнения (2.11) значение глубины проникновения поля: (2.13) Из полученной формулы следует: чем меньше концентрация носителей заряда в полупроводнике (т.е. степень его легирования) и, чем больше разность работ выхода электронов из металла и полупроводника, тем больше глубина проникновения в полупроводниик электрического поля, вызванного контактной разностью потенциалов. 2.2. Реальный контакт металл-полупроводник. Все вышеприведенные рассуждения справедливы для случая, когда поверхностные концентрации носителей заряда в полупроводнике не отличаются от объемных. В то же время само наличие поверхности, т.е. обрыва межатомных связей в некоторой плоскости, можно рассматривать как двумерный дефект кристаллической решетки полупроводника. Еще в 1932 г . И.Е.Тамм впервые показал, что обрыв периодического потенциала кристалла на поверхности допускает дополнительные решения уравнения Шредингера для электрона в кристалле, которые быстро затухают при удалении от поверхности. Это означает, что даже на идеальной, незагрязненной поверхности полупроводника существует свой спектр локальных энергетических уровней (уровней Тамма), причем некоторые из них лежат в запрещенной зоне и выполняют роль ловушек. Кроме того, на поверхности полупроводника в реальных условиях всегда образуется слой окисла и адсорбируется чужеродные атомы. Это приводит к появлению дополнительных энергетических уровней на поверхности. Таким образом, на реальной поверхности полупроводника всегда имеется спектр локальных уровней, и его наличие существенно влияет на происходящие на поверхности процессы.

Поверхностные уровни-ловушки находятся в запрещенной зоне, и попавшие в них электроны не могут проникнуть в глубь кристалла и локализуются на расстоянии одной-двух постоянных решетки от поверхности.

Появление избыточного отрицательного заряда поверхностных уровней (состояний) приводит к возникновению вблизи поверхности полупроводника нескомпенированного положительного заряда.

Следовательно, на свободной поверхности полупроводника еще до контакта с металлом возникает искривление зон, и образуется запирающий (рис.10,а) или антизапирающий (рис.10.б) слой.

Аналогичная картина имеет место и при преобладании на поверхности полупроводника не электронных, а дырочных ловушек, причем в случае полупроводника n - типа - антизапирающим.

Вследствии этого в реальных контактах металл-полупроводник высота барьера может совершенно не зависеть от работы выхода электронов из металла.

Высота барьера на свободной поверхности определяется плотностью поверхностных состояний.

Экпериментальные подтверждения этого впервые были получены в 1947 году Бардиным, а теоретические исследования проведены Таммом и Шокли.

Высота барьера в этих условиях определяется равенством нулю полного заряда в приповерхностном слое и на поверхностных состояниях. При контакте полупроводника n - типа с металлом при условии высота барьера увеличивается, а число электронов на поверхности уменьшается (рис.11,а) И наоборот, при высота барьера уменьшается, а число электронов на поверхностных состояниях увеличивается (рис.11,б). Однако при большой плотности уровней на поверхности эти изменения высоты барьера будут незначительны ( ). Рассмотрим протекание тока через такой контакт. При наличии толстого изолирующего слоя окисла между металлом и полупроводником приложенное напряжение в основном падает на нем.

Однако в выпрямляющих контактах этот диэлектрический зазор настолько тонок, что является прозрачным для электронов.

Поэтому основное сопротивление для тока представляет запирающий слой, и почти всё внешние напряжение падает на этом слое. Это означает, что скачок уровня Ферми находится именно в приконтактном слое полупроводника, а положение уровня Ферми на самой поверхности и в металле практически совпадают (рис.12). Так как заряд на поверхностных состояниях при протекании тока заметно не изменяется, то высота барьера для электронов, идущих из металла в полупроводник при включении внешнего напряжения, также остается постоянной.

Поэтому теория выпрямления применима к любым контактам, независимо от того, создан запирающий слой контактной разностью потенциалов или зарядом, локализованных на поверхностных состояниях.

Разница лишь в том, что высота барьера в первом случае равна разности термодинамических работ выхода, а во втором определяется положением поверхностных уровней на зонной диаграмме. Итак, в реальном выпрямляющем контакте металл-полупроводник контактная разность потенциалов падает на зазоре (слое окисла), а приложенное напряжение - на запирающем слое полупроводника. 2.3. Неустойчивость тока в транзисторной структуре с контактом металл-полупроводник. В современной твердотельной электронике используются в качестве активных элементов два типа контактов - контакт металл-диэлектрик-полупроводник с толстым ( с непрозрачным для электоронов) слоем окисла, применяемый в МДП-транзисторах, и контакт металл-полупроводник с барьером Шоттки - в качестве выпрямляющего устройства. В диодах Шоттки между металлом и полупроводником тоже существует весьма тонкий (около 1,5 нм) слой окисла, прозрачный для электронов.

Именно в такой структуре было впервые обнаружено явление поверхностно-барьерной неустойчивости тока (ПБНТ). Промежуточное положение между двумя вышеназванными типами контактов занимает контакт металл-туннельно прозрачный окисел - полупроводник (МТОП-контакт), толщина слоя окисла в котором составляет 2-3 нм.

Именно благодаря контакту металл-туннельно прозрачный окисел - полупроводник на кафедре полупроводников КубГУ был создан функциональный поверхностно-барьерный генератор - ТУННЕЛИСТОР [8]. На рисунке 13 изображена энергетитческая диаграмма генератора.

Генератор состоит из транзисторной структуры с поверхностно-барьерным переходом и с p-n-переходом.

Принцип действия заключается в следующем: вероятность туннельного перехода электрона с некоторого акцепторного поверхностного уровня, контролирующего высоту барьера определяется толщиной барьера на высоту этого уровня. С ростом подаваемого на образец напряжения, толщина барьера на высоте акцепторного поверхностного уровня уменьшается, т.к. происходит более сильное искривление энергетической зоны в приповерхностной области, и при некотором значении и соответствующим ему значением может наблюдаться значительная эмиссия электронов с поверхностных центров в зону проводимости полупроводника. Если эффективное время туннельного перехода туннеля с уровня в зону проводимости полупроводника , больше, чем время захвата электронов на поверхностные уровни , то высота барьера остается неизменной, через образец будет идти ток, обусловленный туннельной эмиссией.

Неустойчивость тока в этом случае наблюдаться не должна. Если же эффективное время туннельного перехода меньше времени захвата, т.е. процесс туннельной эмиссии с поверхностных центров преобладает над процессом захвата электронов на эти центры, то барьер понизится /штриховая линия на рис. 14./ вследствие уменьшения отрицательного поверхностного заряда, а это, в свою очередь, вызовет более интенсивную эмиссию электронов из металла в полупроводник. Если образец включен в цепь генератора тока, то увеличение тока вызовет уменьшение поля в поверхностно-барьерном переходе.

Поверхностные состояния, возвращаясь к равновесию, вновь захватывают электроны, восстанавливая барьер. Поле в переходе возрастает до критического, и процесс повторяется. В образце возникает неустойчивость тока. Если уровни размыты в зону, то колебания будут наблюдаться в некотором интервале значений . Если же имеется дискретный ряд значений , то ему будет соответствовать дискретный ряд значений критических напряжений . Время спада релаксационного всплеска и сам процесс существования колебаний существенно зависит от темпа рекомбинации, определяемого избыточной концентрацией дырок и величиной , т.к. после эмиссии электронов из металлического контакта будут протекать два конкурирующих процесса: повторный захват электронов на поверхностные состояния и рекомбинация в приповерхностном слое. В случае же преобладания рекомбинации над захватом (при значительном увеличении ) ток скачком достигает максимального значения, и колебания срываются.

Описанная выше качественная модель справедлива ввиду наличия на поверхности полупроводника стабилизированного тренировкой слоя окисла, затрудняющего эмиссию электронов в полупроводник и захват их на быстрые состояния непосредственно из металла.

Экспериментально наблюдаемое влияние p-n-перехода на параметры колебаний можно объяснить следующим образом. При 'оборванной' цепи Р-области перехода экстракции дырок из базы через поверхностно-барьерный переход создает отрицательный градиент их концентрации вдоль всей базы, что нарушает равновесие дырочных потоков мужду nи p-областями p-n-перехода и создает неуравновешанный поток достаточно 'энергичных' дырок из p-области в базу. P-область заряжается отрицательно и высота потенциального барьера уменьшается (штрихпунктирная линия рис.13 ) Этому способствует и падение напряжения на распределенном сопротивлении базы. Поток дырок из p-области в базу возрастает. Ввиду малой эффективности ПБП дырки аккумулируются вблизи поверхности. В результате часть отрицательного заряда поверхностных состояний компенсируется не ионизированными донорами, а аккумулируемыми дырками, что приводит к уменьшению толщины барьера x, локальному усилению поля и снижению критического напряжения возбуждения колебаний. При малых величинах резистора R концентрация дырок в базе возрастает и колебания срываются. Таким образом, резистором устанавливается оптимальное для существования неустойчивости значения . 3. СЕМЕЙСТВА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИБОРОВ ТУННЕЛИСТОР и БИСПИН [9]. Для снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) БИСПИНа и ТУННЕлИСТОРа был использован характериограф TR-4802. Для электродов БИСПИНа и ТУННЕЛИСТОРа, имеющих схожее функциональное назначение введены следующие буквенные обозначения: Сp-область, Вn-область (база), Аобласть - генерирующий контакт. Там же обозначены знаками: - ступенчатое изменение параметрического тока в положительную сторону, - в отрицательную сторону, - положительное или - отрицательное напряжение развертки на электродах измерительного прибора. 3.1. Семейство вольтамперных характеристик приборов включенных по схеме с общим В-электродом (базой) Представленные в этом разделе семейства ВАХ исследуемых приборов получались при включении их по схеме с общим В-лектродом. При этом на электроды А и С поочередно подавались напряжение развертки и ступенчатый параметрический ток разной полярности. На рис.14 изображена блок-схема измерения (а), характеристики БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) зависимости Iсв=F(Uсв) при -Iав=CONST и следующих режимах -БИСПИНа: Uсв=0,5 в/см, Iсв=0,5 мА/см, Rн=200 Ом, Iав=0,5 мА/ступ.

Верхняя ВАХ соответствует Iав=3мА -ТУННЕЛИСТОРа: Uсв=0,5 В/см, Iсв=0,5 мА/см, Rн=1 кОм, Iав=0,5 мА/ступ.

Верхняя ВАХ соответствует Iав=3 мА. Как видим из рисунка семейства ВАХ исследуемых приборов качественно не отличаются и представляют собой характеристику p-n -перехода, сдвигаемую вверх вдоль оси токов под воздействием параметрического тока. Ток, текущий в обратном направлении через активную А-область приводит к возникновению неустойчивости тока в этой области /6/. Неустойчивость модулирует характеристики p-n-перехода БИСПИНа и ТУННЕЛИСТОРа.

Необходимо отметить, что крутизна характеристик БИСПИНа при равных условиях больше крутизны характеристик ТУННЕЛИСТОРа. При указанных режимах на ВАХ ТУННЕЛИСТОРа наблюдаются колебания (нечеткие характеристики). Неустойчивость на БИСПИНе при этой блок-схеме можно получить, изменив режим: Uсв=0,1В/см; Iсв=10 мкА/см; Rн=10 кОм; Iав=50-70 мкА, т.е. в микрорежиме, при величинах тока на порядок меньших, чем у ТУННЕЛИСТОРа. При включении исследуемых приборов по блок-схеме рис.15,а получим семейства ВАХ БИСПИНа (рис.15,б) и ТУННЕЛИСТОРа (рис.15,в) в виде зависимостей Iсв=F(Uсв) при Iав=CONST и режимах измерений -БИСПИНа: Uсв=0,5 В/см, Iсв=0,5 мА/см, Rн= 1 кОм, Iав=0,2 мА/ступ. -ТУННЕЛИСТОРа: Uсв=0,2 В/см; Iсв=0,2 мА/см; Rн= 1 кОм, Iав=0,2 мА/ступ. В отличие от предыдущей схемы включения, ВАХ обоих приборов, представляющие прямую ветвь p-n-перехода, при возрастании абсолютной величины параметрического тока сдвигаются в сторону оси отрицательных токов и положительных напряжений, что особенно наглядно видно на примере ВАХ БИСПИНа.

Незначительное влияние параметрического тока на ВАХ ТУННЕЛИСТОРа объясняется очень малым сопротивлением А-области прямому току.

Неустойчивости тока в обоих приборах не возникают.

Рассмотренное включение приборов позволяет использовать их в стабилизаторах и регуляторах напряжения и тока, выпрямителях.

Поменяв одновременно полярности источника параметрического тока и источника напряжения в соответствии с блок-схемой измерений, изображенной на рис.16.а, получим ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) в зависимости -Iсв=F(-Uсв) при -Iав=CONST. Режимы измерений -БИСПИНа: Uсв=-1 В/см; Iсв=50 мкА/см; Rн=5 кОм, Iав=0,05 мА/ступ.

Правой ВАХ соответствует Iав=5 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uсв= -2 В/см, Iсв=1 мА/см, Rн=5 кОм, Iав=2 мА/ступ.

Правой ВАХ соответствует Iав=5 мА. Сдвиг характеристик в сторону отрицательных токов обусловлен запиранием p-n-перехода прикладываемым к нему обратным напряжением Uсв. В обоих прииборах возникает неустойчивость тока, параметры колебаний которой регулируются величиной параметрического тока через А-область.

Возможно использование приборов в качестве генераторов сигналов специальной формы.

Изменение направления параметрического тока в соответствии с блок-схемой измерений, изображенной на рис.17,а приводит к ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), соответствущих зависимостей -Iав=F(-Uав) при Iсв=CONST, при следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uсв=-0,5 В/см; Iав=0,2 мА/см; Rн=1 кОм, Iсв=0,2 мА/ступ.

Верхней ВАХ соответствует Iав=2 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uсв= -0,5 В/см, Iав=0,1 мА/см, Rн=1кОм, Iсв=5 мА/ступ.

Верхней ВАХ соответствует Iав=50 мА. Полученные характеристики представляют собой обратную ветвь p-n-перехода, смещенную вдоль оси токов под воздействием параметрического тока через А-область и похожи на выходные характеристики транзистора в схеме с общей базой при инверсном включении. Более сильное влияние параметрического тока на характеристики БИСПИНа объясняются большим прямым сопротивлением А-области.

Подключая А-область приборов к источнику напряжения, p-область (электрод С) - к генератору тока согласно блок схеме рис.18,а, получим ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), соответствующих зависимости -Iав=F(-Uав) при Iсв=CONST, при следующих режимах измерений -БИСПИНа: Uсв=-0,5 В/см; Iав=0,1 мА/см; Rн=2 кОм, Iсв=20 мкА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uсв= -0,5 В/см, Iав=0,1 мА/см, Rн=5кОм, Iсв=50 мкА/ступ.

Поскольку генератор параметрического тока подключен к p-n-переходу в прямом направлении, а источник напряжения развертки к А-области в обратном, в приборах возникает неустойчивость тока.

Наблюдаются N-образные характеристики А-области, сдвинутые вдоль оси токов.

Управление параметрами неустойчивости тока можно осуществлять изменением напряжения Uав или тока Iсв.

Данная схема включения обеспечивает устойчивую работу приборов в микрорежиме.

Приведенная на рис.19,а блок-схема включения позволяет получить ВАХ (б) БИСПИНа (пунктирная) и ТУННЕЛИСТОРа (сплошная) соответствующие зависимости Iав=F(Uав) при Iсв=CONST. и режиму измерений: БИСПИНа и ТУННЕЛИСТОРа: Uав=1В/см; Iав=0,5 мА/см; Rн=500 Ом. При таком подключении получаем характеристику А-области (n-p-n структуры) БИСПИНа и характеристику контакта металл-тонкий окисел-полупроводник ТУННЕЛИСТОРа. При изменении величины Iсв ВАХ приборов практически не изменяются.

Неустойчивость тока не наблюдается. Такое подключение приборов может использоваться в схемах стабилизаторов напряжения, ограничителях, переключающих устройствах.

Включение по блок-схеме, изображенной на рис.20,а, приводит к ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), которые соответствуют зависимости -I=F(-Uав) при -Iсв=CONST. снятым при следующих режимах измерения: -БИСПИНа: Uав= -2 В/см; Iав=1 мА/см; Rн=200 Ом, Iсв= 0,2 мА/ступ. Левая характеристика соответствует Iсв=1,0 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uав= -2 В/см, Iав=1 мА/см, Rн=200 Ом, Iсв=0,2 мА/ступ. Левая характеристика cоответствует Iсв=1,0 мА. При рассматриваемых режимах работы приборов, на ВАХ наблюдаются S-участки с ярко выраженной неустойчивостью тока. В БИСПИНе неустойчивость тока возникает при снижении Icв до 50 мкА/ступ.

Приборы, включенные по данной блок-схеме могут быть использованы в качестве генератора сигнала специальной формы и управляемых переключателей. ВАХ зависимости Iав=F(Uав) при -Iсв=CONST., снятые по блок-схеме рис.21,а, изображены на рис.21,б для БИСПИНа и на рис.21,в для ТУННЕЛИСТОРа.

Режимы измерений: -БИСПИНа: Uав=1 В/см; Iав=0,5 мА/см; Rн=500 Ом, Iсв=20 мА/ступ. Левая характеристика соответствует Iсв=200 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uав= 2 В/см, Iав=1 мА/см, Rн=50 Ом, Iсв=10 мкА/ступ. При такой схеме измерения А-область оказывается включенной в прямом направлении, а p-n переход будет заперт. Это приводит к модуляции внутреннего сопротивления А-области параметрическим током.

Однако, необходимо отметить, что при изменении Iсв от 0 до 120 мА ВАХ меняется слабо, о чем свидетельствует яркая вертикальная характеристика на семействе ВАХ (рис.21,б). При дальнейшем увеличении абсолютной величины параметрического тока, ВАХ сдвигаются влево, в сторону уменьшения напряжения.

Крутизна ВАХ может изменяться в зависимости от величины сопротивления нагрузки. ВАХ ТУННЕЛИСТОРа состоит из двух участков - нелинейного, соответствующего прямой ветви контакта металл-тонкий окисел-полупроводник, и линейного, относящегося к режиму полностью открытой А-области. При возрастании параметрического тока точка перегиба ВАХ смещается вправо вверх.

Неустойчивость тока при этом не возникает. Таким образом, при включении исследуемых приборов по схеме с общим электродом В и при подаче на электрод А отрицательного напряения, независимо от полярности подключения или рода источника, с которым соединен контакт С (p-область), в БИСПИНе и ТУННЕЛИСТОРе возникает неустойчивость тока, управление характеристиками которой может осуществлятся величиной прикладываемого непосредственно к контакту А напряжения или протекающего через него тока, а также величиной напряжения и тока во вторичной цепи приборов. 3.2 Семейства вольтамперных характеристик приборов вклыченных по схеме с общим А-электродом.

Приведенные ниже семейства ВАХ снимались по схеме с общим А-электродом и попеременно подаваемыми на В и С-электроды сигналами от генераторов тока и напряжения.

Зависимости Iса=F(Uса) при -Iва=CONST., (рис.22б - БИСПИН, рис.22в - ТУННЕЛИСТОР) снимались по блок-схеме рис.22а и режимах на: -БИСПИНе: Uса=0,5 В/см; Iса=0,2 мА/см; Rн=2 кОм, Iва=1 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uса=0,5 В/см, Iса=0,1 мА/см, Rн=5 кОм, Iва=0,5 мА/ступ. В рассматриваемом режиме на А-область приборов подается отрицательный потенциал одновременно от генератора параметрического тока и источника напряжения развертки, p-n-переход оказывается включен в прямом направлении, А-область - в обратном. ВАХ обоих приборов имеет S-участки с неустойчивостью тока. У БИСПИНа при уменьшении Rн неустойчивость тока исчезает. При увеличении Rн, например, до 5 кОм, неустойчивость не срывается при изменении Iва от 0,2 до 50 мА/ступ. При величинах параметрического тока равных 6-7 мА вертикальная линия, соответствующая участку ВАХ с устойчивым током, исчезает.

Регулировка порога возникновения неустойчивости тока в ТУННЕЛИСТОРе может осуществляться изменением параметрического тока. Такая схема включения позволяет использовать приборы в качестве генераторов сигналов специальной формы и переключателей. На рис.23,а, изображена блок-схема снятия семейств ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) в соответствии с зависимостью Iса=F(Uса) при Iва=CONST. и режимах измерений: -БИСПИНа: Uса=0,5 В/см; Iса=0,2 мА/см; Rн=2 кОм, Iва=0,2 мА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iва=1,4 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uса=1 В/см, Iса=1 мА/см, Rн=1 кОм, Iва=1 мА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iва=9 мА. ВАХ обоих приборов определяются прямым параметрическим током Iва относительно А - области, открывающим ее, а также прямым током Iса через p-n-переход.

Неустойчивость тока в этом случае не наблюдается. При увеличении параметрического тока Iва хаактеристики смещаются в сторону увеличения токов и одновременно все больше смещаются пологой частью ВАХ в сторону отрицательных напряжений Uса.

Причем, БИСПИН более чувствителен к изменению параметрического тока Iва и напряжения Uса, чем ТУННЕЛИСТОР. По блок-схеме рис.24,а, сняты семейства ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) , т.е. зависимости -Iса=F(-Uса) при -Iва=CONST. Режимы измерений -БИСПИНа: Uса= -2 В/см; Iса=50 мкА/см; Rн=500 Ом, Iва=2 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uса= -2 В/см, Iса=10 мкА/см, Rн=2 кОм, Iва=2 мА/ступ.

Формирование ВАХ приборов обусловлено тем, что для тока функциональной зависимости Iса p-n-переход закрыт, а величина сопротивления закрытой А-области будет зависеть от величины обратного-запирающего - параметрического тока Iва.

Поскольку у БИСПИНа структура А-области многослойна (n-p-n), то форма ВАХ определяется, в основном, этой областью. Форма ВАХ ТУННЕЛИСТОРа в большей степени определяется величиной сопротивления p-n-перехода и незначительно зависит от сопротивления А-области.

Неустойчивость тока не наблюдается.

Изображенная на рис.25,а, блок-схема измерений позволяет получить ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) в соответствии с зависимостью -Iса=F(-Uса) при Iва=CONST. на следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uса= -1 В/см; Iса=20 мкА/см; Rн=2 кОм, Iва=20 мА/ступ.

Изогнутой характеристике соответствует Iва=60 мА, левая вертикальная ВАХ - Iва=80 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uса= -1 В/см, Iса=50 мкА/см, Rн=2 кОм, Iва=2 мА/ступ.

Верхняя ВАХ соответствует Iва=18 мА. Семейства ВАХ исследуемых приборов по этой схеме включения определяются токами Iва и Iса c преобладающим влиянием последнего, поскольку он протекает через закрытый p-n переход, а параметрический ток Iва течет в прямом направлении относительно контакта А-области. У БИСПИНа при достижении параметрическим током величины Iва=60 мА наблюдаются характеристика последовательно включенных p-n-перехода и структуры А-области. При дальнейшем повышении напряжения до 6 В происходит электрический пробой А-области. У ТУННЕЛИСТОРа наблюдается семейство смещенных вдоль оси токов и напряжений ВАХ p-n перехода.

Неустойчивость тока не наблюдается.

Проанализируем полученные при включении по блок-схеме рис.26,а ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) зависимости -Iва=F(Uва) при Iса=CONST. и режимах измерений: -БИСПИНа: Uва=0,5 В/см; Iва=0,2 мА/см; Rн=1 кОм, Iса=50 мкА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iса=0,4 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uва= 1 В/см, Iва=50 мкА/см, Rн=2 кОм, Iса=50 мкА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iса=200 мкА. На семействах ВАХ обоих исследуемых приборов наблюдаются участки N-типа что, особенно четко видно на первой характеристике ТУННЕЛИСТОРа, работающего в микрорежиме.

Начиная с некоторого значения параметрического тока на ВАХ возникают участки неустойчивости тока, которые более интенсивно проявляются у БИСПИНа.

Управление неустойчивостью тока может осуществляться как величиной параметрического тока Iса, так и напряжением Uва. ВАХ, полученные при данном включении, по форме напоминают ВАХ исследуемых приборов изображенные на рис.18. Это обусловлено тем, что направления соответствующих токов для обеих схем включения совпадают.

Незначительная разница ВАХ определена взаимодействием параметрического тока с сопротивлением А-области при рассматриваемом включении.

Рассмотрим ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), полученные по блок-схеме рис.27,а, зависимости Iва=F(-Uва) при Iса=CONST, снятые при следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uва=-0,2 В/см; Iва=0,2 мА/см; Rн=1 кОм, Iса=0,2 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uва= -1 В/см, Iва=0,2 мА/см, Rн=2 кОм, Iса=0,2 мА/ступ. У обоих семейств верхняя характеристика соответствует Iса=1,6 мА. Семейства ВАХ приборов по приведенной схеме включения похожи на выходные коллекторные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ. По блок-схеме измерений рис.28,а получены семейства ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) зависимости -Iва=F(Uва) при -Iса=CONST. Режимы измерений: -БИСПИНа: Uва=5 В/см; Iва=0,1 мА/см; Rн=5 кОм, Iса=1 мА/ступ. Левая характеристика соответсвует Iса=10 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uва= 2 В/см, Iва=0,1 мА/см, Rн=5 кОм, Iса=5 мА/ступ. Из ВАХ БИСПИНа следует, что пробой А-области наступает при Uва около 25 В. При возрастании тока Iса пробой наступает раньше. ВАХ ТУННЕЛИСТОРа представляет собой обратную ветвь контакта полупроводник-диэлектрик (окисел)-металл.

Однако, из-за малой толщины окисла при напряжениях более 0,5 В характеристика контакта близка к характеристике омического контакта.

Неустойчивость тока не наблюдается. На рис.29,а, представлена блок-схема снятия ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) зависимости Iва=F(-Uва) при -Iса=CONST. Режимы измерений: -БИСПИНа: Uва=-1 В/см; Iва=0,5 мА/см; Rн=2 кОм, Iса=1 мА/ступ. Левая характеристика снята при Iса=5 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uва= -2 В/см, Iва=2 мА/см, Rн=1 кОм, Iса=5 мА/ступ. Левая характеристика соответствует Iса=35 мА ВАХ обоих приборов качественно практически не отличаются.

Незначительное количественное отличие обусловлено большими начальными токами ТУННЕЛИСТОРа. При увеличении Iса по абсолютной величине характеристики отклоняются влево.

Неустойчивость тока не возникает. Таким образом, при включении исследуемых приборов по схеме с общей А-областью неустойчивость тока возникает только в том случае, когда А-область подключена одновременно к отрицательным полюсам генератора параметрического тока и источника напряжения развертки.

Причем безразлично, куда были подключены плюсовые клеммы этих источников - к Вили С-электродам. 3.3. Семейства вольт-амперных характеристик приборов включенных по схеме с общим С-электродом.

Приведенные в этом разделе семейства ВАХ получались при включении исследуемых приборов по схеме с общей p-областью (электрод С) и попеременно подключаемыми Аи В-электродами к генераторам параметрического тока и напряжения развертки разной полярности. Если 'плюс' генератора напряжения соединить с В-электродом (n-область), а 'минус' генератора параметрического тока с электродом А (активной областью) относительно общего С-электрода в соответствии с блок-схемой рис.30,а, то получим зависимость -Iвс=F(Uвс) при -Iас=CONST. и соответствующие ей ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), снятые при следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uвс=2 В/см; Iвс=0,5 мА/см; Rн=100 Ом, Iас=0,5 мА/ступ.

Верхняя ВАХ соответствует Iас=5 мА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uвс=0,2 В/см, Iвс=50 мкА/см, Rн=500 Ом, Iас=50 мкА/ступ.

Верхняя ВАХ соответствует Iса=500 мкА. ВАХ представляют собой сдвинутые вдоль оси токов обратные ветви характеристик p-n-перехода, сопротивление которого модулируется отпирающим (прямым относительно p-области ) током, протекающим через Ви А-области . Относительно А-области параметрический ток является обратным и, следовательно, вызывает в А-области неустойчивость тока. При увеличении Rн и снижении токов через БИСПИН можно получить неустойчивость на всем семействе характеристик.

Управление неустойчивостью тока у ТУННЕЛИСТОРа, работающего в микрорежиме, осуществляется величинами Rн и параметрического тока.

Начала ВАХ ТУННЕЛИСТОРа сдвинуты в отрицательную сторону оси напряжений. На ВАХ обоих приборов неустойчивость тока наблюдается на участках характеристик N-типа.

Изменив направление параметрического тока, подаваемого на электрод А, получим блок-схему измерений (рис.31,а,), позволяющую снять ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) зависимости -Iвс=F(Uвс) при Iас=CONST, что соответствует режимам иэмерений: -БИСПИНа: Uвс=0,2 В/см; Iвс=20 мкА/см; Rн=500 Ом, Iас=2 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uвс= 2 В/см, Iвс=50 мкА/см, Rн=500 Ом, Iса=5 мА/ступ. В рассматриваемом случае параметрический ток является прямым для А-области и обратным (запирающим) для p-n-перехода , поэтому влияние его на общую характеристику p-n-перехода будет зависеть от соотношения, создаваемого им на p-n-переходе падения напряжения и прикладываемого напряжения развертки.

Очевидно, что это будут ветви пробоя p-n-перехода, сдвигающиеся вправо, в область положительных напряжений. У БИСПИНа пробой p-n-перехода наступает при напряжении 35-40 В, которое практически не зависит от параметрического тока (изменяется только величина обратного тока через p-n-переход). У ТУННЕЛИСТОРа пробой p-n-перехода наступает с напряжения около 2 В и величина напряжения пробоя возрастает по мере увеличения параметрического тока.

Наклон ВАХ существенно зависит от величины сопротивления нагрузки. ВАХ БИСПИНа в микрорежиме (рис.32,б) и совместные ВАХ БИСПИНа (правая) и ТУННЕЛИСТОРа (рис.32,в) зависимости Iвс=F(-Uвс) при Iас=CONST. получены по блок-схеме измерений, изображенной на рис.32,а и следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uвс= -0,1 В/см; Iвс=50 мкА/см; Rн=1 кОм, Iас=10 мкА/ступ. -БИСПИНа и ТУННЕЛЛИСТОРа: Uвс= -0,1 В/см, Iвс=50 мкА/см, Rн=1 кОм Очевидно, что ВАХ представляет собой прямые ветви p-n-перехода между Ви С-областями, промодулированные обратным током А-области, на которой в этом случае должна возникать неустойчивость тока. Это и наблюдается на ВАХ БИСПИНа при величинах параметрического тока 50-100 мкА. Дальнейшее увеличение параметрического тока через БИСПИН приводит к ВАХ, изображенным на рис.16,б На ТУННЕЛИСТОРе неустойчивость тока при такой схеме включения и имеющихся режимах работы характериоскопа получить не удалось. Оба исследуемых прибора при такой схеме подключения работают в микрорежиме.

Рассмотрим результаты измерений по блок-схеме, изображенной на рис.33,а, позволяющей получить ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) в соответствии с зависимостью Iвс=F(-Uвс) при Iас=CONST и режимах работы: -БИСПИНа: Uвс= -0,1 В/см; Iвс=0,2 мА/см; Rн=1 кОм, Iас=20 мА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uвс=0,1 В/см, Iвс=0,2 мА/см, Rн=1 кОм, Iса=0,2 мА/ступ. ВАХ p-n-переходов под воздействием запирающего параметрического тока, смещаются вдоль оси токов. ВАХ БИСПИНа смещается в сторону положительных напряжений.

Неустойчивость тока не возникает.

Оставив включенными исследуемые приборы по схеме с общим электродом С (p-областью), подсоединим теперь электрод В (n-область) к генератору параметрического тока, а электрод А к источнику напряжения функциональной развертки и снимем ВАХ по блок-схеме рис.34,а.

Получим для БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) характеристики зависимости Iас=F(Uас) при Iвс=CONST, которые соответствуют режимам измерений: -БИСПИНа: Uас=2 В/см; Iас=0,5 мА/см; Rн=2 кОм, Iвс=5 мкА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iвс=35 мкА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uас=0,5 В/см, Iас=0,1 мА/см, Rн=2 кОм, Iса=0,1 мА/ступ.

Верхняя характеристика соответствует Iвс=0.7 мА. ВАХ приборов снятые по данной блок-схеме, будут являться результатом взаимодействия прямого для А-области и обратного для p-n-перехода тока Iас с параметрическим током Iвс, проходящим через p-n-переход в прямом направлении.

Очевидно, что для ТУННЕЛИСТОРа работающего в микрорежиме и имеющего малое прямое сопротивление А-области в прямом направлении, вид семейства вольт-амперных характеристик будет определяться величиной сопротивления p-n-перехода. У БИСПИНа, при запертом p-n-переходе, ВАХ принимают вид наклонных кривых и повторяют обратную ветвь диода. При увеличении тока Iвс, то есть при открывании p-n-перехода, наклонные линии семейства ВАХ переходят в практически вертикальную характеристику, которая теперь обусловлена прямой ветвью А-области (рис.34,б,). Неустойчивости тока не возникает.

Изменив полярность генератора тока, как указано на блок-схеме рис.35,а, Получим ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), соответствующие зависимости Iас=F(Uас) при -Iвс=CONST и следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uас=2 В/см; Iас=0,5 мА/см; Rн=1 кОм, Iвс=20 мкА/ступ. Левая характеристика соответствует Iвс=100 мкА. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uас= 1 В/см, Iас=0,5 мА/см, Rн=1 кОм, Iвс=5 мА/ступ. В отличие от предыдущего случая форма ВАХ зависит от влияния на p-n-переход источника параметрического тока, подключенного к переходу обратной полярностью. По мере запирания p-n перехода характеристика А-области БИСПИНа будет сдвигаться вдоль оси напряжений влево, а обратная ветвь ВАХ p-n-перехода ТУННЕЛИСТОРа - вправо.

Рассмотрим снятые по блок-схеме на рис.36,а, ВАХ БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в), представляющие зависимость -Iас=F(-Uас) при Iвс=CONST и следующих режимах измерений: -БИСПИНа: Uас= -0,2 В/см; Iас=20 мкА/см; Rн=5 кОм, Iвс=5 мкА/ступ. -ТУННЕЛЛИСТОРа: Uас= -0,5 В/см, Iас=0,1 мА/см, Rн=5 кОм, Iвс=1 мА/ступ.

Генератор параметрического тока в этом случае подключен к p-n-переходу в прямом направлении, а источник напряжения развертки - в прямом, по отношению к p-n-переходу и в обратном, по отношению к А-области, что должно привести к возникновению неустойчивости тока.

Неустойчивость тока действительно наблюдается на ВАХ ТУННЕЛИСТОРа. На БИСПИНе, работающем в микрорежиме, при такой схеме включения и имеющихся режимах работы характериоскопа неустойчивости тока получить не удалось. На ВАХ обоих исследуемых приборов отчетливо наблюдаются S-участки.