Mikä on tunnelidiode?

Mikä on tunnelidiode?

Tunnelidiode

Tunnelidiode (myös tunnettu nimellä Esakin diode) on tyypillinen semikonduktoridiode, jolla on tehokkaasti "negatiivinen vastus" kvanttimekaanisen tunneloinnin vaikutuksesta. Tunnelidiodeilla on tiiviisti doppattu pn-liitos, jonka leveys on noin 10 nm. Tiivis doppaus johtaa katkeamaan bändiaukkoon, jossa n-puolen johtavien tilojen elektronit ovat suunnilleen tasalla p-puolen valenssijoukon reikiin.

Transistorit kohduttavat hyvin korkeilla taajuuksilla siirtymisaikojen ja muiden vaikutusten vuoksi. Monet laitteet käyttävät semikonduktoreiden negatiivista johtavuutta korkeataajuuden sovelluksiin. Tunnelidiode, myös tunnettu nimellä Esakin diode, on yleisesti käytetty negatiivinen johtavuuslaite, joka on nimetty L. Esakin mukaan hänen työstään tunneloinnista.

Doppauksen keskittymä sekä p- että n-alueessa on erittäin korkea, noin 1024 – 1025 m-3. pn-liitos on myös äkillinen. Näistä syistä epävirran kerroksen leveys on hyvin pieni. Tunnelidioden virran ja jännitteen ominaisuudessa voidaan havaita negatiivinen kaltevuusalue, kun etujannitus on päällä.

Nimi "tunnelidiode" johtuu kvanttimekaanisesta tunneloinnista, joka tapahtuu diodissa. Doppaus on erittäin korkea, joten absoluuttisessa nollalämpötilassa Fermi-tasot sijaitsevat semikonduktoreiden poistorajissa.

Tunnelidioden ominaisuudet

Kun takajannitus on päällä, p-puolen Fermi-taso on korkeampi kuin n-puolen, mikä aiheuttaa elektronien tunneloinnin p-puolen valenssijoukosta n-puolen johtavaan joukkoon. Kun takajannitus kasvaa, tunnelivirta myös kasvaa.

Kun etujannitus on päällä, n-puolen Fermi-taso tulee korkeammaksi kuin p-puolen Fermi-taso, mikä aiheuttaa elektronien tunneloinnin n-puolen p-puolelle. Tunnellivirran määrä on huomattavasti suurempi kuin normaali liitosvirta. Kun etujannitus lisääntyy, tunnelivirta kasvaa tietyyn rajaan asti.

Kun n-puolen bändiraja on sama kuin p-puolen Fermi-taso, tunnelivirta on maksimaalinen. Etujannituksen lisääntyessä tunnelivirta vähenee, ja saamme halutun negatiivisen johtavuuden alueen. Kun etujannitus lisääntyy edelleen, saadaan normaali pn-liitosvirta, joka on eksponentiaalisesti verrannollinen sovellettuna jännitteeseen. Tunnelidioden V-I-ominaisuudet ovat seuraavat,

Negatiivinen vastus käytetään heilahtelun saavuttamiseen, ja usein Ck+ toiminto on hyvin korkeita taajuuksia.

Tunnelidioden symboli

Tunnelidioden sovellukset

• Heilahtelijakireitit

• Käytetään mikroaalitoissakireituissa

• Ydinradiaatioon vastustava