共振隧穿二極管

共振隧穿二極管(是最早研製成功的納米電子器件之一),已經將RTD與高遷移晶體管(HEMT)結合研製出了多種高速數字電路.共振隧穿二極管的工作原理和特性這是由兩個量子勢壘夾有一個量子勢阱而構成的一種兩端量子器件，它是依靠所謂共振隧穿效應來工作的，具有負阻的伏安特性。現在它已經成為了納米量子器件的一種基本器件。

1.高頻，高速工作。高速物理機制，RTD本徵電容小，有源區短。

2.低工作電壓，低功耗。電壓為0.5V左右，工作電流為毫安量級，如果材料生長過程中做一個預勢壘，電流可降到微安級。

3.負阻，雙穩和自鎖特性，負阻為RTD⁄的基本特性。

4.用少量器件完成多種功能，只用少量器件完成多種邏輯功能，如構成一個異或（XOR）門，需要用33個晶體管2晶體管

邏輯（TTL）或16個互補金屬氧化物半導體（CMOS）器件，如用RTD⁄只需4個器件。

一層薄的

其發射區(E)、雙勢壘結構(DBS)和集電區(C)位於沿垂直方向不同的層面上。RTD器件由三個枱面構成：(1)由發射極接觸金屬AuGeNi構成的頂層台面，作用是引出發射極接觸，在工藝過程中經常作為腐蝕下一層台面的掩蔽金屬層；(2)位於n~GaAs層集電極接觸枱面，以AuGeNi作為引出電極；(3)壓焊點枱面為了良好的電絕緣和減小寄生電容，壓焊點一般設計在半絕緣GaAs襯底上。當偏壓增加時，陰極一側接近勢壘的地方形成一 個積累區，在陽極一側靠近勢壘的地方形成耗盡 區。只有很少的電子能隧穿通過雙勢壘。一旦偏 壓達到某個值，使陰極一側導帶中被佔據的能態 與阱中空能態齊平，共振就發生了。在這一點， 許多電子能夠隧穿通過左邊的勢壘進入阱中，並 接着隧穿通過右邊的勢壘進入陽極一側導帶中未 被佔據的能態。此過程對應I-V特性A-B段。 當左邊的導帶邊上升高過E1，能夠隧穿通過勢壘 的電子數劇減。對應I-V特性的B-C段。

特點：器件中所有電極接觸都位於頂層同一個平面內。這就需要將縱向器件底部的電極通過縱向電流通道引到頂層表面。基於共振隧穿的位移傳感器：以A1As/GaAs/A1As共振隧穿雙勢壘(DBRT)結構薄膜作為力敏元件，設計的一種壓阻式微位移傳感器。偏壓為0.85v的情況下靈敏度為1.1811*104V/m，如果DBRT結構換成硅或銅鎳合金力敏電阻，設計出同類位移傳感器。通過計算，它們的靈敏度分別為0.384l *104 V/m和0.1667 *104 V/m。此靈敏度明顯高於後兩者。當偏壓為0.9V時，S=0.7788 *104 V/m。所以此傳感器靈敏度可調。

以A1As/GaAs/A1As共振隧穿雙勢壘(DBRT)結構薄膜作為力敏元件，設計的一種壓阻式微位移傳感器。偏壓為0.85v的情況下靈敏度為1.1811*104V/m，如果DBRT結構換成硅或銅鎳合金力敏電阻，設計出同類位移傳感器。通過計算，它們的靈敏度分別為0.384l *104 V/m和0.1667 *104 V/m。此靈敏度明顯高於後兩者。當偏壓為0.9V時，S=0.7788 *104 V/m。所以此傳感器靈敏度可調。

該陀螺的驅動方式採用電磁驅動，電磁驅動方式利用磁場中產生的安培力來實現,採用共振隧穿二極管所具有的介觀壓阻效應檢測，大幅度提高微陀螺儀的靈敏度；所設計的結構減小了驅動模態和檢測模態之間的干擾，很好的解決了機械耦合現象。

工作原理：

整個陀螺結構放置於z軸方向的勻強磁場中，當驅動導線上通入交變電流時，驅動導線上產生交變驅動力，該交變驅動力的頻率與陀螺的固有頻率接近；在交變驅動力的作用下，質量塊沿着驅動軸( 軸)的方向往復運動，若此時在角速度輸人軸(y軸)輸入角速度，根據陀螺哥氏效應原理，質量塊將會在敏感軸方向(z軸)產生進動，該進動位移量通過組合梁機構在檢測梁的根部產生應力變化，通過檢測RTD電信號的變化量就可以得到系統在Y方向輸入的角速度大小。