دیود تونل چیست
دیود تونل چیست؟
دیود تونل
دیود تونل (که همچنین به عنوان دیود اساکی نیز شناخته میشود) نوعی دیود نیمهرسانا است که به دلیل اثر مکانیک کوانتومی به نام تونل، مقاومت منفی مؤثر دارد. دیودهای تونل دارای یک اتصال PN با دوپینگ بسیار زیاد هستند که حدود ۱۰ نانومتر عرض دارد. دوپینگ زیاد منجر به شکستن فاصله باندها میشود که حالتهای الکترونی باند رسانای N-طرف با حالتهای حفره باند والانس P-طرف تقریباً همخط میشوند.
ترانزیستورها در فرکانسهای بسیار بالا به دلیل زمان عبور و اثرات دیگر با مشکلاتی مواجه میشوند. بسیاری از دستگاهها از خاصیت هدایت منفی نیمهرساناهای برای کاربردهای فرکانسهای بالا استفاده میکنند. دیود تونل، که همچنین به عنوان دیود اساکی شناخته میشود، یک دستگاه هدایت منفی رایج است که به نام L. اساکی برای کارش روی تونل نامگذاری شده است.
غلظت دوپندها در هر دو منطقه P و N بسیار بالاست، حدود ۱۰۲۴ – ۱۰۲۵ m-3. اتصال PN نیز تیز است. به این دلایل، عرض لایه خالی از شارژ بسیار کوچک است. در ویژگیهای جریان-ولتاژ دیود تونل، وقتی یک بایاس مستقیم اعمال میشود، میتوان یک منطقه با شیب منفی پیدا کرد.
نام "دیود تونل" به دلیل این است که اثر مکانیکی کوانتومی تونل سبب پدیدهای است که در داخل دیود رخ میدهد. دوپینگ بسیار زیاد است به طوری که در دمای صفر مطلق سطح فرمی در داخل بایاس نیمهرساناهای قرار دارد.
ویژگیهای دیود تونل
وقتی بایاس معکوس اعمال میشود، سطح فرمی طرف P بالاتر از سطح فرمی طرف N میشود، که باعث میشود الکترونها از باند والانس طرف P به باند رسانا طرف N تونل کنند. با افزایش بایاس معکوس، جریان تونل نیز افزایش مییابد.
وقتی بایاس مستقیم اعمال میشود، سطح فرمی طرف N بالاتر از سطح فرمی طرف P میشود، بنابراین تونلسازی الکترونها از طرف N به طرف P رخ میدهد. مقدار جریان تونل بسیار بیشتر از جریان اتصال معمولی است. با افزایش بایاس مستقیم، جریان تونل تا حدی افزایش مییابد.
وقتی لبه باند طرف N با سطح فرمی طرف P یکسان است، جریان تونل بیشترین مقدار را دارد. با افزایش بیشتر بایاس مستقیم، جریان تونل کاهش مییابد و منطقه هدایت منفی مورد نظر بدست میآید. وقتی بایاس مستقیم بیشتر افزایش یابد، جریان اتصال PN معمولی که نسبت به ولتاژ اعمال شده به صورت نمایی است، بدست میآید. ویژگیهای جریان-ولتاژ دیود تونل به صورت زیر است،
مقاومت منفی برای دستیابی به نوسان و غالباً تابع Ck+ با فرکانسهای بسیار بالا استفاده میشود.
نماد دیود تونل
کاربردهای دیود تونل
مدارهای نوسانساز
در مدارهای میکروویو استفاده میشود
مقاوم در برابر تابش هستهای
