Šta je tunelna dioda?

Šta je tunel dioda?

Tunel dioda

Tunel dioda (poznata i kao Esaki dioda) je tip poluprovodničke diode koja ima efektivno "negativnu otpornost" zbog kvantnomehaničkog efekta tuneliranja. Tunel diode imaju teško dozirani pn prelaz koji je oko 10 nm širok. Teško doziranje rezultira prekinutom opsežnu površinu, gde su stanja elektrona u konduktivnoj zoni na N strani približno poravnata sa stanjima rupa u valentnoj zoni na P strani.

Tranzistori se suoče sa velikim frekvencijama zbog vremena prijenosa i drugih efekata. Mnogi uređaji koriste svojstvo negativne provodnosti poluprovodnika za visokofrekvencijske primene. Tunel dioda, poznata i kao Esaki dioda, je često korišćen negativni provodni uređaj nazvan po L. Esakiju, za njegov rad na tuneliranju.

Koncentracija dopanta u oba p i n regiona je vrlo visoka, oko 1024 – 1025 m-3. pn prelaz je takođe izražen. Zbog tih razloga, širina iscrpljene zone je vrlo mala. U karakteristikama struje-naponskih odnosa tunel diode može se pronaći regija sa negativnim nagibom kada se primeni napredna polarizacija.

Naziv "tunel dioda" potiče od kvantnomehaničkog tuneliranja, koji je odgovoran za fenomen koji se dešava unutar diode. Doziranje je vrlo visoko, tako da na apsolutnoj nuli temperature Fermi nivo leži unutar pomaka poluprovodnika.

Karakteristike tunel diode

Kada se primeni obrnuta polarizacija, Fermi nivo p strane postaje viši od n strane, što dovodi do tuneliranja elektrona iz valentne zone p strane u konduktivnu zonu n strane. Kako se povećava obrnuta polarizacija, tunelska struja se takođe povećava.

Kada se primeni napredna polarizacija, Fermi nivo n strane postaje viši od Fermi nivoa p strane, pa se tuneliranje elektrona od n strane ka p strani dešava. Količina tunelske struje je mnogo veća od normalne struje u prelazu. Kada se povećava napredna polarizacija, tunelska struja se povećava do određene granice.

Kada je rub zone n strane isti kao Fermi nivo p strane, tunelska struja je maksimalna. Dalji povećaj napredne polarizacije smanjuje tunelsku struju i dobijamo željenu regiju negativne provodnosti. Kada se napredna polarizacija dalje poveća, dobija se normalna struja pn prelaza, koja je eksponencijalno proporcionalna primenjenoj naponskoj razlici. V-I karakteristika tunel diode je data,

Negativna otpornost se koristi za postizanje oscilacije i često funkcija Ck+ ima vrlo visoke frekvencije.

Simbol tunel diode

Primene tunel diode

• Oscilatorski krugovi

• Korišćenje u mikrovalnim krugovima

• Otporna na nuklearno zračenje