Què és un díode de túnel?

Què és un díode de túnel?

Díode de Túnel

Un díode de túnel (també conegut com a díode Esaki) és un tipus de díode semiconductor que té efectivament "resistència negativa" degut a l'efecte quàntic mecànic anomenat túnel. Els díodes de túnel tenen una junta pn molt dopada amb una amplada d'aproximadament 10 nm. La dopació intensa resulta en una interrupció de la banda prohibida, on els estats electrònics de la banda de conducció al costat N són més o menys alineats amb els estats de forats de la banda de valència al costat P.

Els transistors tenen dificultats amb freqüències molt altes degut al temps de trànslit i altres efectes. Molts dispositius utilitzen la propietat de conductància negativa dels semiconductors per a aplicacions de alta freqüència. Un díode de túnel, també conegut com a díode Esaki, és un dispositiu de conductància negativa comunament utilitzat, nomenat així en honor a L. Esaki pel seu treball en el túnel.

La concentració de dopants en les regions p i n és molt elevada, al voltant de 1024 – 1025 m-3. La junta pn també és abrupta. Per aquestes raons, l'amplada de la capa de depleció és molt petita. En les característiques de corrent-tensió del díode de túnel, podem trobar una regió de pendent negatiu quan es apliquen polaritzacions directes.

El nom "díode de túnel" prové del fet que el fenòmen que ocorre dins del díode és degut al túnel quàntic. La dopació és molt elevada, de manera que a la temperatura absoluta zero, els nivells de Fermi es troben dins de la bias dels semiconductors.

Característiques del Díode de Túnel

Quan es aplica una polarització inversa, el nivell de Fermi del costat p es converteix en més alt que el del costat n, causant que els electrons travessin des de la banda de valència del costat p a la banda de conducció del costat n. A mesura que augmenta la polarització inversa, el corrent de túnel també augmenta.

Quan es aplica una polarització directa, el nivell de Fermi del costat n es converteix en més alt que el del costat p, de manera que es produeix el túnel d'electrons del costat n al costat p. La quantitat de corrent de túnel és molt més gran que la corrent normal de la junta. Quan la polarització directa augmenta, el corrent de túnel augmenta fins a un cert límit.

Quan el bord de banda del costat n és el mateix que el nivell de Fermi del costat p, el corrent de túnel és màxim. Amb un increment addicional en la polarització directa, el corrent de túnel disminueix i obtenim la regió de conductància negativa desitjada. Quan la polarització directa s'aumenta encara més, es obté la corrent normal de la junta pn, que és exponencialment proporcional a la tensió aplicada. Les característiques V-I del díode de túnel són:

La resistència negativa s'utilitza per aconseguir oscil·lacions i sovint la funció Ck+ és de freqüències molt altes.

Símbol del Díode de Túnel

Aplicacions del Díode de Túnel

• Circuits d'oscil·lador

• Utilitzat en circuits de microones

• Resistent a la radiació nuclear