Cosa è un diodo tunnel?

Cos'è un Diodo Tunnel?

Diodo Tunnel

Un diodo tunnel (anche noto come diodo Esaki) è un tipo di diodo semiconduttore che presenta una "resistenza negativa" effettiva dovuta all'effetto quantistico del tunneling. I diodi tunnel hanno una giunzione pn fortemente dopata che è circa 10 nm larga. Il forte dopaggio causa una banda proibita interrotta, dove gli stati degli elettroni della banda di conduzione sul lato N sono più o meno allineati con gli stati dei buchi della banda di valenza sul lato P.

I transistori riscontrano difficoltà con frequenze molto elevate a causa del tempo di transito e altri effetti. Molti dispositivi utilizzano la proprietà di conduttanza negativa dei semiconduttori per applicazioni ad alta frequenza. Un diodo tunnel, anche noto come diodo Esaki, è un dispositivo di conduttanza negativa comunemente utilizzato, così chiamato in onore di L. Esaki per il suo lavoro sul tunneling.

La concentrazione di dopanti in entrambe le regioni p e n è molto elevata, intorno a 1024 – 1025 m-3. La giunzione pn è anche brusca. Per questi motivi, lo spessore della zona di depletazione è molto piccolo. Nelle caratteristiche corrente-tensione del diodo tunnel, si può trovare una regione con pendenza negativa quando viene applicata una polarizzazione diretta.

Il nome "diodo tunnel" deriva dal fatto che l'effetto quantistico del tunneling è responsabile del fenomeno che si verifica all'interno del diodo. Il dopaggio è molto elevato, quindi a temperatura assoluta zero i livelli di Fermi si trovano all'interno dello sbilancio dei semiconduttori.

Caratteristiche del Diodo Tunnel

Quando viene applicata una polarizzazione inversa, il livello di Fermi del lato p diventa superiore a quello del lato n, causando il tunneling degli elettroni dalla banda di valenza del lato p alla banda di conduzione del lato n. Man mano che aumenta la polarizzazione inversa, aumenta anche la corrente di tunnel.

Quando viene applicata una polarizzazione diretta, il livello di Fermi del lato n diventa superiore a quello del lato p, quindi avviene il tunneling degli elettroni dal lato n al lato p. L'ammontare della corrente di tunnel è molto maggiore della corrente normale della giunzione. Quando la polarizzazione diretta aumenta, la corrente di tunnel aumenta fino a un certo limite.

Quando il bordo della banda del lato n è lo stesso del livello di Fermi nel lato p, la corrente di tunnel è massima. Con un ulteriore incremento della polarizzazione diretta, la corrente di tunnel diminuisce e si ottiene la desiderata regione di conduzione negativa. Quando la polarizzazione diretta viene ulteriormente aumentata, si ottiene la corrente normale della giunzione pn, che è esponenzialmente proporzionale alla tensione applicata. Le caratteristiche V-I del diodo tunnel sono date,

La resistenza negativa viene utilizzata per ottenere oscillazioni e spesso la funzione Ck+ è di frequenze molto elevate.

Simbolo del Diodo Tunnel

Applicazioni del Diodo Tunnel

• Circuiti Oscillatori

• Utilizzati nei Circuiti a Microonde

• Resistenti alla Radiazione Nucleare