Mis on tunnel-diode?

Mis on tunnelidiod?

Tunnelidiod

Tunnelidiod (tuntud ka kui Esaki diod) on nihkidevahelise düood, mis omab efektiivselt "negatiivset takistust" kvantmehaanilise efekti, nimelt tunneldamise tõttu. Tunnelidiodidel on tugevalt doteeritud pn-ühinus, mille laius on umbes 10 nm. Tugeva doteerimise tulemusena tekib katkestatud energiavahemik, kus nihkpooli elektronide olekud on umbes sünkroniseeritud p-pooli kuubide olekudega.

Transistorid võitlevad väga suurete sagedustega, kuna transit-aeg ja muud efektid. Paljud seadmed kasutavad negatiivset juhtivust semikonduktorite omaduseks kõrgeate sageduste rakendusteks. Tunnelidiod, tuntud ka kui Esaki diod, on levinud negatiivse juhtivuse seade, nimega L. Esaki tema töö tunneldamise valdkonnas.

Doteerimise konsentratsioon nii p- kui ka n- piirkonnas on väga kõrge, umbes 1024 – 1025 m-3. pn-ühinus on ka otseline. Seetõttu on tühi kihi laius väga väike. Tunnelidiodi vool-vooluomadustes leiame negatiivse kaldukuga piirkonna, kui rakendatakse edasipäin suunatud pinget.

Nimi "tunnelidiod" tuleb kvantmehaanilisest tunneldamisest, mis toimub diodi sees. Doteerimine on nii kõrge, et absoluutses nulltemperatuuris asuvad Fermi tasemed semikonduktorite vihjevahemikus.

Tunnelidiodi omadused

Kui rakendatakse tagurpidi suunatud pinget, siis p-pooli Fermi tase tõuseb n-pooli Fermi taseme üle, põhjustades elektrondite tunneldumist p-pooli kuubitsoonist n-pooli joontsoonile. Kui tagurpidi suunatud pinget suurendatakse, suureneb ka tunneldamisvool.

Kui rakendatakse edasipäin suunatud pinget, siis n-pooli Fermi tase tõuseb p-pooli Fermi taseme üle, põhjustades elektrondite tunneldumist n-poolist p-pooli. Tunneldamisvool on väga suurem kui tavaline ühinusevool. Kui edasipäin suunatud pinget suurendatakse, siis tunneldamisvool suureneb teatud piirini.

Kui n-pooli energiavahemiku äär on sama kui p-pooli Fermi tase, on tunneldamisvool maksimaalne. Edasipäin suunatud pinget suurendades väheneb tunneldamisvool ja saame soovitud negatiivse juhtivuse piirkonna. Kui edasipäin suunatud pinget suurendada veelgi, saame tavalise pn-ühinuse voolu, mis on eksponentsiaalselt proportsionaalne rakendatud voltagiga. Tunnelidiodi V-I omadused on järgmised,

Negatiivset takistust kasutatakse oskilleerimise saavutamiseks ja sageli Ck+ funktsioon on väga kõrgete sageduste jaoks.

Tunnelidiodi sümbol

Tunnelidiodi rakendused

• Oskillatori tsirkivid

• Microwave tsirkvides kasutamine

• Vastupidavus tuumakütuse vastu