Исследование вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов и слоистых структур

никает.

Таким образом, при включении исследуемых приборов по схеме с

общим электродом В и при подаче на электрод А  отрицательного нап-

ряения, независимо от полярности подключения или рода источника,

с которым соединен контакт С (p-область), в БИСПИНе и ТУННЕЛИСТО-

Ре возникает  неустойчивость тока, управление характеристиками ко-

торой может  осуществлятся величиной прикладываемого  непосредс-

твенно 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 сигна-

лами 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 режи-

мах 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 от-

рицательный 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 устойчи-

вым током, исчезает. Регулировка порога возникновения  неустойчи-

вости тока в  ТУННЕЛИСТОРе может осуществляться изменением пара-

метрического  тока. Такая схема включения позволяет использовать

приборы в качестве генераторов сигналов специальной  формы и пе-

реключателей.

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 то-

ком Iса через p-n-переход. Неустойчивость тока в этом случае не

наблюдается. При  увеличении параметрического тока Iва хаактерис-

тики смещаются  в сторону увеличения токов и  одновременно все

больше смещаются  пологой частью ВАХ в сторону  отрицательных нап-

ряжений Uса. Причем, БИСПИН более чувствителен к изменению  пара-

метрического  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 функцио-

нальной зависимости Iса p-n-переход закрыт, а величина сопротив-

ления закрытой А-области будет зависеть от величины обратного-за-

пирающего - параметрического тока Iва. Поскольку у БИСПИНа струк-

тура 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 наблю-

дается.

Изображенная  на рис.25,а, блок-схема измерений  позволяет

получить ВАХ  БИСПИНа (б) и ТУННЕЛИСТОРа (в) в соответствии с за-

висимостью -Iса=F(-Uса) при Iва=CONST. на следующих режимах  изме-

рений:

-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 последне-

го, поскольку  он протекает через закрытый p-n переход, а парамет-

рический ток Iва течет в прямом направлении  относительно контакта

А-области. У  БИСПИНа при достижении параметрическим током величи-

ны Iва=60 мА наблюдаются  характеристика последовательно включен-

ных 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  неустой-

чивости тока, которые более интенсивно проявляются у БИСПИНа. Уп-

равление неустойчивостью  тока может осуществляться как величиной

параметрического  тока Iса, так и напряжением Uва. ВАХ, полученные

при данном включении, по форме напоминают ВАХ исследуемых  прибо-

ров изображенные на рис.18. Это обусловлено тем, что направления

соответствующих токов для обеих схем включения  совпадают. Незна-

чительная 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 соответс-

твует 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 по-

лупроводник-диэлектрик (окисел)-металл. Однако, из-за малой тол-

щины 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 на-

чальными 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 слу-

чае, когда А-область  подключена одновременно к отрицательным  по-

люсам генератора параметрического тока и источника напряжения

развертки. Причем безразлично, куда были подключены плюсовые

клеммы этих источников - к В- или С-электродам.

3.3. Семейства  вольт-амперных характеристик прибо-

ров 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  А- и В-электродами к ге-

нераторам параметрического тока и напряжения развертки разной по-

лярности.

Если "плюс" генератора напряжения соединить с В-электродом

(n-область), а  "минус" генератора параметрического  тока с элект-

родом А (активной областью) относительно общего С-электрода  в со-

ответствии с  блок-схемой рис.30,а, то получим зависимость

-Iвс=F(Uвс) при -Iас=CONST. и соответствующие ей ВАХ БИСПИНа (б)