O que é um Diodo Túnel?

O que é um Diodo Túnel?

Diodo Túnel

Um diodo túnel (também conhecido como diodo Esaki) é um tipo de diodo semicondutor que tem efetivamente "resistência negativa" devido ao efeito mecânico quântico chamado tunelamento. Os diodos túnel têm uma junção pn altamente dopada que é de aproximadamente 10 nm de largura. O dopagem pesada resulta em uma lacuna de banda quebrada, onde os estados eletrônicos da banda de condução do lado N estão mais ou menos alinhados com os estados de furos da banda de valência do lado P.

Os transistores enfrentam dificuldades com frequências muito altas devido ao tempo de trânsito e outros efeitos. Muitos dispositivos utilizam a propriedade de condutância negativa dos semicondutores para aplicações de alta frequência. Um diodo túnel, também conhecido como diodo Esaki, é um dispositivo de condutância negativa comumente usado, nomeado após L. Esaki por seu trabalho no tunelamento.

A concentração de dopantes tanto na região p quanto na n é muito alta, em torno de 1024 – 1025 m-3. A junção pn também é abrupta. Por esses motivos, a largura da camada de esgotamento é muito pequena. Nas características de corrente-tensão do diodo túnel, podemos encontrar uma região de declive negativo quando uma polarização direta é aplicada.

O nome "diodo túnel" é devido ao fato de que o tunelamento mecânico quântico é responsável pelo fenômeno que ocorre dentro do diodo. A dopagem é muito alta, de modo que, na temperatura absoluta zero, os níveis de Fermi ficam dentro do viés dos semicondutores.

Características do Diodo Túnel

Quando uma polarização inversa é aplicada, o nível de Fermi do lado p torna-se maior do que o do lado n, fazendo com que os elétrons tunelem da banda de valência do lado p para a banda de condução do lado n. Conforme a polarização inversa aumenta, a corrente de tunelamento também aumenta.

Quando uma polarização direta é aplicada, o nível de Fermi do lado n torna-se maior do que o nível de Fermi do lado p, assim, o tunelamento de elétrons do lado n para o lado p ocorre. A quantidade de corrente de tunelamento é muito maior do que a corrente normal da junção. Quando a polarização direta é aumentada, a corrente de tunelamento aumenta até certo limite.

Quando a borda da banda do lado n é a mesma que o nível de Fermi no lado p, a corrente de tunelamento é máxima. Com o incremento adicional na polarização direta, a corrente de tunelamento diminui e obtemos a desejada região de condutância negativa. Quando a polarização direta é aumentada ainda mais, obtém-se a corrente normal da junção pn, que é exponencialmente proporcional à tensão aplicada. As características V-I do diodo túnel são dadas,

A resistência negativa é usada para alcançar oscilação e, frequentemente, a função Ck+ é de frequências muito altas.

Símbolo do Diodo Túnel

Aplicações do Diodo Túnel

• Circuitos Osciladores

• Usado em Circuitos de Microondas

• Resistente à Radiação Nuclear