Kas ir tunelējošais diods?

Kas ir tunelējuma diods?

Tunelējuma diode

Tunelējuma diode (arī pazīstama kā Esaki diode) ir semiprovadītāja diodes veids, kuram efektīvi "negatīva pretestība" rodas tādēļ, ka notiek kvantu mehāniskais efekts, ko sauc par tunelēšanu. Tunelējuma diodēm ir ļoti satura pn savienojums, kas apmēram 10 nm platums. Šis satura savienojums rezultē ar pārtrauktu enerģijas joslu, kur N puses konduktivitātes zonas elektronu stāvokļi vairāk vai mazāk sakrīt ar P puses valentnēs zonas trauku stāvokļiem.

Transistori cieš no ļoti augstām frekvencēm tādēļ, ka tiek ietekmēti pārnesanas laiku un citiem efektiem. Daudzi ierīces izmanto semiprovadītāju negatīvo pretestības īpašību augstfrekvenču lietojumos. Tunelējuma diode, arī pazīstama kā Esaki diode, ir bieži izmantota negatīvas pretestības ierīce, nosaukta L. Esaki goda, par viņa darbu tunelēšanā.

Dopantu koncentrācija gan p, gan n reģionā ir ļoti augsta, aptuveni 1024 – 1025 m-3. Pn savienojums ir arī šķērsošs. Tādēļ deplekcionālā slāņa platums ir ļoti mazs. Tunelējuma diodes strāvas-voltāžas charakteristikā, kad tiek piemērota priekšējā polarizācija, var atrast negatīvu slīpumu.

Nosaukums "tunelējuma diode" nāk no tā, ka kvantu mehāniskā tunelēšana ir atbildīga par fenomenu, kas notiek diodē. Dopāns ir ļoti augsts, tādēļ absolūtajā nullei temperatūrā Fermi līmenis atrodas semiprovadītāju spraugā.

Tunelējuma diodes īpašības

Kad tiek piemērota aizmugurējā polarizācija, p puses Fermi līmenis kļūst augstāks nekā n puses, tādējādi elektroni tunelē no p puses valentnēs zonas uz n puses konduktivitātes zonu. Kad aizmugurējā polarizācija pieaug, tunelējošā strāva arī pieaug.

Kad tiek piemērota priekšējā polarizācija, n puses Fermi līmenis kļūst augstāks nekā p puses Fermi līmenis, tādējādi notiek elektronu tunelēšana no n puses uz p pusi. Tunelējošā strāva ir daudz lielāka nekā normālā savienojuma strāva. Kad priekšējā polarizācija tiek palielināta, tunelējošā strāva pieaug līdz noteiktam robežvērtībai.

Kad n puses enerģijas joslai ir tāda pati kā p puses Fermi līmenis, tunelējošā strāva ir maksimāla. Ar turpmāko priekšējās polarizācijas palielināšanos tunelējošā strāva samazinās, un mēs iegūstam vēlamā negatīvās pretestības reģionu. Kad priekšējā polarizācija tiek paaugstināta vēl, tiek iegūta normāla pn savienojuma strāva, kas eksponenciāli proporcionala piemērotajai voltāzei. Tunelējuma diodes V-I charakteristikas ir šādas,

Negatīvā pretestība tiek izmantota, lai panāktu oscilācijas, un bieži Ck+ funkcija ir ļoti augstās frekvences.

Tunelējuma diodes simbols

Tunelējuma diodes lietojumi

• Oscilatoru shēmas

• Izmantošana mikroviļņu shēmās

• Nespēcīgs pret kodolradiāciju