Какво е тунелен диод?

Какво е тунелна диода?

Тунелна диода

Тунелната диода (също известна като диода на Есаки) е вид полупроводников диода, който има "отрицателно съпротивление" поради квантовомеханичния ефект, наречен тунелиране. Тунелните диоди имат силно допирани pn-връзки, които са около 10 нм широки. Силното допиране води до разрушена зона на преграда, където състоянията на електроните в проводната зона от страната N са по-или-по-малко подредени със състоянията на дупките в валентната зона от страната P.

Транзисторите изпитват трудности при много високи честоти поради времетраене на транзакция и други ефекти. Много устройства използват свойството на отрицателна проводимост на полупроводниците за високочестотни приложения. Тунелната диода, също известна като диода на Есаки, е често използвано устройство с отрицателна проводимост, наречено така на чест на L. Есаки за неговата работа върху тунелирането.

Концентрацията на допанти в областите p и n е много висока, около 1024 – 1025 m-3. PN-връзката е също рязка. Поради тези причини, ширина на обедняващия слой е много малка. В характеристиките на тока и напрежението на тунелната диода, можем да намерим област с отрицателен наклон, когато се приложи напреднала поляризация.

Името "тунелна диода" произлиза от факта, че квантовомеханичното тунелиране е отговорно за явленията, които се случват в диодата. Допирането е много високо, така че при абсолютна нулева температура нивата на Ферми лежат в биаса на полупроводниците.

Характеристики на тунелната диода

Когато се приложи обратна поляризация, нивото на Ферми на страната p става по-високо от това на страната n, причинявайки електроните да тунелират от валентната зона на страната p към проводната зона на страната n. Като обратната поляризация се увеличава, тунелният ток също се увеличава.

Когато се приложи напреднала поляризация, нивото на Ферми на страната n става по-високо от това на страната p, причинявайки тунелирането на електроните от страната n към страната p. Количество тунелен ток е много по-голямо от нормалния ток на връзката. Когато напредналата поляризация се увеличава, тунелният ток се увеличава до определена граница.

Когато края на зоната на страната n е същият като нивото на Ферми в страната p, тунелният ток е максимален. При допълнително увеличение на напредналата поляризация, тунелният ток намалява и получаваме желаната област с отрицателна проводимост. Когато напредналата поляризация се увеличава още, се получава нормален ток на pn-връзката, който е експоненциално пропорционален на приложено напрежение. Характеристиките на тока и напрежението на тунелната диода са следните,

Отрицателното съпротивление се използва за осъществяване на осцилации и често функцията Ck+ е на много високи честоти.

Символ на тунелната диода

Приложения на тунелната диода

• Осцилаторни вериги

• Използване в микровълнови вериги

• Устойчивост към ядрено облъчване