Введение

Успехи, достигнутые в последние годы в освоении сантиметрового, миллиметрового и светового диапазонов радиоволн, в значительной степени связаны с использованием новых приборов, разработанных на основе твердого тела. К их числу относятся квантово-механические генераторы и усилители — «Мазеры» и «Лазеры», позволяющие усиливать и генерировать электрические колебания, включая световой диапазон волн, и, наиболее обширный и распространенный класс — полупроводниковые приборы.

Сюда относятся хорошо известные радиолюбителям полупроводниковые диоды всех известных типов, транзисторы, параметрические диоды и др. С физической точки зрения все приборы, разработанные на основе твердого тела, объединяет одно общее свойство: средой, в которой перемещаются электроны, является <не газ и не вакуум, как это имеет место в электровакуумных и газоразрядных приборах, а кристаллическая решетка твёрдого тела. Эта специфика и определяет все замечательные свойства и особенности новых приборов, объяснение которых стало возможно лишь с помощью сравнительно молодой науки — квантовой механики.

Содружество таких наук, как радиофизика и квантовая теория поля, возникшее в последние годы, породило совсем молодую область знаний — квантовую радиофизику, занимающуюся разработкой и исследованием новых приборов, основой которых служит твердое тело.

Одной из последних разработок в области полупроводниковых приборов является туннельный диод, изобретенный в 1958 г. японским ученым Эсаки. В настоящее время разработкой и производством туннельных диодов интенсивно занимаются во многих странах мира, поскольку их применение сулит чрезвычайно широкие возможности. Чем же туннельный диод привлек к себе всеобщее внимание радиоспециалистов?

Туннельный диод способен усиливать, генерировать и преобразовывать электромагнитные колебания до частот порядка нескольких сотен гигагерц, что соответствует миллиметровому диапазону волн. Его усилительные свойства сохраняются в интервале температур от —200 до +400°С. Усилители на туннельных диодах обладают очень высоким коэффициентом усиления и сравнительно низким уровнем шумов.

В области импульсной техники применение туннельных диодов оказалось чрезвычайно перспективным. С их помощью возможно конструировать математические машины, обладающие очень большой скоростью счета и высокой надежностью.

К указанным преимуществам необходимо добавить, что туннельные диоды практически нечувствительны к ядерной радиации, имеют очень малые размеры, ничтожный вес и потребляют энергию от источников питания, в несколько раз меньшую, чем самые экономичные электронные и полупроводниковые приборы.