Co je tunelová dioda?

Co je tunelová dioda?

Tunelová dioda

Tunelová dioda (také známá jako Esakiho dioda) je typ polovodičové diody, která má efektivně "záporný odpor" díky kvantově mechanickému jevu zvanému tunelování. Tunelové diody mají silně dotovanou pn přechodovou oblast, která je přibližně 10 nm široká. Silné dotování vede k rozbitému energetickému pásmu, kde elektronové stavy v vodičovém pásmu na straně N jsou více méně zarovnány s dírovými stavy v valenčním pásmu na straně P.

Tranzistory mají problémy s velmi vysokými frekvencemi kvůli časům průchodu a dalším účinkům. Mnoho zařízení využívá vlastnost záporného vedení polovodičů pro vysokofrekvenční aplikace. Tunelová dioda, také známá jako Esakiho dioda, je běžně používané zařízení s záporným vedením, pojmenované po L. Esakim za jeho práci na tunelování.

Koncentrace dopantů v oblasti p i n je velmi vysoká, okolo 1024 – 1025 m-3. Pn přechod je také ostrý. Z těchto důvodů je šířka vyčerpávací vrstvy velmi malá. V charakteristice proudu a napětí tunelové diody můžeme najít oblast s negativním sklonem, když je aplikován předpojivý napěťák.

Název "tunelová dioda" je způsoben tím, že kvantově mechanické tunelování je odpovědné za jev, který se uvnitř diody odehrává. Dotování je velmi vysoké, takže při absolutní nulové teplotě se hladiny Fermi nacházejí v rámci zkreslení polovodičů.

Vlastnosti tunelové diody

Když je aplikován protipojivý napěťák, hladina Fermi na straně p se stane vyšší než na straně n, což způsobí, že elektrony tunelují z valenčního pásma na straně p do vodičového pásma na straně n. S rostoucím protipojivým napětím roste také tunelový proud.

Když je aplikován předpojivý napěťák, hladina Fermi na straně n se stane vyšší než hladina Fermi na straně p, což způsobí, že elektrony tunelují ze strany n na stranu p. Množství tunelového proudu je mnohem větší než normální proud v přechodové oblasti. Když se zvýší předpojivý napěťák, tunelový proud roste až do určitého limitu.

Když je hraniční energie na straně n stejná jako hladina Fermi na straně p, tunelový proud je maximální. S dalším zvýšením předpojivého napěťáku tunelový proud klesá a dosáhneme požadované oblasti záporného vedení. Když je předpojivý napěťák dále zvýšen, získáme normální proud v přechodové oblasti, který je exponenciálně úměrný aplikovanému napětí. Charakteristika V-I tunelové diody je dána,

Záporný odpor se používá k dosažení oscilací a často Ck+ funkce pracuje na velmi vysokých frekvencích.

Symbol tunelové diody

Aplikace tunelové diody

• Oscilační obvody

• Používají se v mikrovolnových obvodech

• Odolné vůči jadernému záření