מהו דיודה מנהרה?

מהו דיודה תעלתית?

דיודה תעלתית

דיודה תעלתית (ידועה גם כדיודה אסאקי) היא סוג של דיודה מוליכת חשמל שמתאפיינת ב"התנגדות שלילית" עקב אפקט מכניקת קוונטים הקרוי תחילה. דיודות תעלתיות מכילות מחבר pn מאוד מאורגן ברוחב של בערך 10 ננומטר. המאורגן הגבוה מביא לשבירת פער ה띠, שם מצבים של אלקטרונים בפס ההובלה בצד N הם יותר או פחות מתואמים עם מצבים של חורים בפס הערכיות בצד P.

טרנזיסטורים נאבקים בתדרים גבוהים מאוד בשל זמן מעבר ואפקטים אחרים. הרבה התקנים משתמשים באפיון ההתנגדות השלילית של מוליכים למחצה עבור יישומים בתדר גבוה. דיודה תעלתית, ידועה גם כדיודה אסאקי, היא התקן התנגדות שלילית נפוץ שנקרא על שם L. אסאקי עבור עבודתו על תחילה.

הצפיפות של המאורגנים באזורים p ו-n היא מאוד גבוהה, בערך 1024 – 1025 m-3. המחבר pn הוא גם חד. מסיבות אלו, רוחב שכבה הדעיכה הוא מאוד קטן. במאפייני זרם-מתח של דיודה תעלתית, ניתן למצוא אזור עם שיפוע שלילי כאשר מופעל קוטב קדמי.

השם "דיודה תעלתית" נובע מהעובדה שאפקט המכניקה הקוונטית של תחילה אחראי לתופעה שמתרחשת בתוך הדיודה. המאורגן הוא מאוד גבוה כך שבטמפרטורת האפס המוחלטת, רמות פרמי נמצאות בתוך הטיה של מוליכי החשמל.

מאפיינים של דיודה תעלתית

כאשר מופעל קוטב אחורי, רמת הפרמי של הצד p נעשית גבוהה יותר מרמת הפרמי של הצד n, גורם לאלקטרונים לחדור מהפס הערכיות של הצד p לפס ההובלה של הצד n. ככל שהקוטב האחורי גדל, זרם החצייה גם גדל.

כאשר מופעל קוטב קדמי, רמת הפרמי של הצד n נעשית גבוהה מרמת הפרמי של הצד p, ובכך מתרחש חצייה של אלקטרונים מהצד n לצד p. כמות זרם החצייה היא גדולה מאוד בהשוואה לזרם מחבר רגיל. ככל שהקוטב הקדמי גדל, זרם החצייה גדל עד למגבל מסוים.

כאשר קצה הפס של הצד n הוא אותו הדבר כמו רמת הפרמי בצד p, זרם החצייה הוא מקסימלי. עם עלייה נוספת בקוטב הקדמי, זרם החצייה יורד ומקבלים את האזור הנדרש של התנגדות שלילית. כשכוטב הקדמי מוגדל עוד יותר, מקבלים זרם מחבר pn רגיל שמתכפל באופן אקספוננציאלי לפי המתח המופעל. מאפייני זרם-מתח של דיודה תעלתית ניתנים על ידי,

התנגדות שלילית משמשת להגשמת תנודות ולעיתים קרובות פונקציית Ck+ היא בתדרים גבוהים מאוד.

סמל דיודה תעלתית

יישומי דיודה תעלתית

• מעגלים תנודתיים

• שימוש במעגלים מיקרוגל

• עמידה לקרינה גרעינית