двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, в котором имеется очень узкий потенциальный барьер, препятствующий движению электронов; разновидность полупроводникового диода (См. Полупроводниковый диод). Вид вольтамперной характеристики (ВАХ) Т. д. определяется главным образом квантово-механическим процессом туннелирования (см. Туннельный эффект), благодаря которому электроны проникают сквозь барьер из одной разрешенной области энергии в другую. Изобретение Т. д. впервые убедительно продемонстрировало существование процессов туннелирования в твёрдых телах. Создание Т. д. стало возможно в результате прогресса в полупроводниковой технологии, позволившего создавать полупроводниковые материалы с достаточно строго заданными электронными свойствами. Путём легирования полупроводника большим количеством определённых примесей удалось достичь очень высокой плотности дырок и электронов в р - и n- областях, сохранив при этом резкий переход от одной области к другой (см. Электронно-дырочный переход). Ввиду малой ширины перехода (50-150 Å) и достаточно высокой концентрации легирующей примеси в кристалле, в электрическом токе через Т. д. доминируют туннелирующие электроны. На рис. 1 приведены упрощённые энергетические диаграммы для таких р - n - переходов при четырёх различных напряжениях смещения U. При увеличении напряжения смещения до U₁ межзонный туннельный ток (i_t на рис. 1, б) возрастает. Однако при дальнейшем увеличении напряжения (например, до значения U₂, рис. 1, в) зона проводимости в n-oбласти и валентная зона в р-области расходятся, и ввиду сокращения числа разрешенных уровней энергии для туннельного перехода ток уменьшается - в результате Т. д. переходит в состояние с отрицательным сопротивлением (См. Отрицательное сопротивление). При напряжении, достигшем или превысившем U₃ (рис. 1, г), как и в случае обычного р - n-перехода, будет доминировать нормальный диффузионный (или тепловой) ток.

Первый Т. д. был изготовлен в 1957 из Германия; однако вскоре после этого были выявлены др. полупроводниковые материалы, пригодные для получения Т. д.: Si, InSb, GaAs, InAs, PbTe, GaSb, SiC и др. На рис. 2 приведены ВАХ ряда Т. д. В силу того что Т. д. в некотором интервале напряжений смещения имеют отрицательное дифференциальное сопротивление и обладают очень малой инерционностью, их применяют в качестве активных элементов в высокочастотных усилителях электрических колебаний, генераторах и переключающих устройствах.

Л. Эсаки.

От редакции. Т. д. был предложен в 1957 лауреатом Нобелевской премии Л. Эсаки, поэтому Т. д. называют также диодом Эсаки

Лит.: Esaki L., New phenomenon in narrow germanium р - n junctions, "Physical Review", 1958, v. 109, № 2; его же, Long journey into tunnelling, "Reviews of modern Physics", 1974, v. 46, № 2.

Рис. 1. Энергетические диаграммы электронно-дырочного перехода туннельного диода при различных напряжениях смещения (О<U₁<U₂<U₃): E_fp и E_fh - уровни Ферми дырок и электронов; E_g - ширина запрещённой зоны; W - ширина p - n-перехода; е - заряд электрона; i_t и i_d - туннельный и диффузионный токи.

Рис. 2. Вольтамперные характеристики (ВАХ) туннельных диодов на основе Ge (1), GaSb (2), Si (3) и GaAs (4): U - напряжение смещения на туннельном диоде; I/I_m - отношение тока через диод к току в максимуме ВАХ.

полупроводниковый прибор, работа которого основана на Ганна эффекте. Основным элементом Г. д. является полупроводниковый кристалл из арсенида галлия, фосфида индия или др. толщиной от единиц до сотен мкм, к которому присоединены 2 омических контакта. Удельное электрическое сопротивление кристалла - от -Ганна диод 0,001 до Ганна диод0,01 ом- м. Эффект Ганна в нём возникает при достижении "критической" напряжённости поля (в арсениде галлия около 300 кв/м). Для создания промышленных Г. д. используют арсенид галлия. Г. д. применяют для усиления и генерирования электрических колебаний (См. Генерирование электрических колебаний) мощностью порядка нескольких квт (в импульсном режиме) и сотен мвт (в непрерывном режиме) на частотах от Ганна диод0,1 до Ганна диод100 Ггц, а также для создания быстродействующих логических и функциональных элементов электронных устройств.

[от лат. stabilis - устойчивый, постоянный и (элек (См. Электрон)) трон (См. ...трон)], двухэлектродный газоразрядный или полупроводниковый прибор, напряжение на котором при изменении (в определённых пределах) протекающего в нём тока изменяется незначительно. С. применяют для поддержания постоянства напряжения на заданном участке электрической цепи, например в стабилизаторах напряжения (см. Стабилизатор электрический) - параметрических (рис. 1) либо компенсационных (в качестве опорного элемента), в импульсных устройствах, ограничителях уровня напряжения и т.д. Коэффициент стабилизации напряжения К, характеризующий относительное изменение напряжений на входе и выходе участка цепи [К = (ΔUвх/Uвх): (ΔUвых/Uвых)], определяется видом вольтамперной характеристики С. (рис. 2) и величиной сопротивления балластного резистора Rб; чем характеристика положе, тем сильнее стабилизирующий эффект.

Действие газоразрядных С. основано на свойствах тлеющего разряда (См. Тлеющий разряд) и коронного разряда (См. Коронный разряд). С. тлеющего разряда выполняются в виде коаксиальной или плоскопараллельной системы электродов, помещенных в баллон, наполненный инертным газом под давлением несколько кн/м². Область значений стабилизируемого напряжения у таких С. 60-150 в, рабочий диапазон токов 5-40 ма. С. коронного разряда выполняются обычно в виде коаксиальной системы электродов с анодом малого радиуса и катодом большого радиуса (отношение радиусов Стабилитрон 5-10); баллон С. наполнен газом (водородом) под относительно высоким давлением - от нескольких кн/м² до давлений, превышающих атмосферное (100 кн/м²). Они предназначены для стабилизации высоких напряжений (Стабилитрон3·10²-3·10⁴ в) при малых токах (от Стабилитрон10^-2 до 1-1,5 ма).

О полупроводниковых С. см. в ст. Полупроводниковый стабилитрон.

Лит.: Каганов И. Л., Ионные приборы, М., 1972.

В. С. Перельмутер.

Рис. 1. Схема включения стабилитрона в параметрическом стабилизаторе напряжения: С - стабилитрон; R_б - балластный резистор; U_вх - стабилизируемое напряжение; U_вых - стабилизированное напряжение.

Рис. 2. Вольтамперная характеристика стабилитрона: U_cт - номинальное напряжение стабилизации; I_мин и I_макс - минимальный и максимальный токи в области стабилизации напряжения.