อะไรคือไดโอดทันเนล

ไดโอด์อุโมงค์คืออะไร?

ไดโอด์อุโมงค์

ไดโอด์อุโมงค์ (หรือเรียกว่าไดโอด์เอสากิ) เป็นประเภทของไดโอด์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทาน "ลบ" เนื่องจากผลทางกลศาสตร์ควอนตัมที่เรียกว่าการทะลุผ่าน อุโมงค์ ไดโอด์อุโมงค์มีจุดเชื่อม pn ที่ถูกทำให้มีความเข้มข้นสูงและมีความกว้างประมาณ 10 นาโนเมตร การทำให้มีความเข้มข้นสูงทำให้เกิดช่องว่างแบนด์ที่แตก และสถานะของอิเล็กตรอนในแถบนำของด้าน N จะอยู่ในแนวเดียวกับสถานะของหลุมในแถบวาเลนซ์ของด้าน P

ทรานซิสเตอร์มีปัญหาในการทำงานที่ความถี่สูงเนื่องจากเวลาการเคลื่อนที่และผลกระทบอื่น ๆ หลายอุปกรณ์ใช้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าเป็นลบของสารกึ่งตัวนำสำหรับการประยุกต์ใช้ที่ความถี่สูง ไดโอด์อุโมงค์ หรือเรียกว่าไดโอด์เอสากิ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัตินี้โดยถูกตั้งชื่อตาม L. Esaki สำหรับงานของเขาเกี่ยวกับการทะลุผ่านอุโมงค์

ความเข้มข้นของสารเจือปนในทั้งพื้นที่ p และ n สูงมาก ประมาณ 10^24 – 10^25 m-3 จุดเชื่อม pn ยังเป็นแบบฉับพลันด้วยเหตุนี้ ความกว้างของชั้นทดแทนจึงเล็กมาก ในคุณสมบัติกระแสแรงดันของไดโอด์อุโมงค์ เราสามารถพบพื้นที่ที่มีความลาดเอียงลบเมื่อมีการกระทำด้วยแรงดันตรงไปข้างหน้า

ชื่อ "ไดโอด์อุโมงค์" มาจากการที่การทะลุผ่านทางกลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในไดโอด์ การทำให้มีความเข้มข้นสูงมากจนที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ระดับเฟอร์มีจะอยู่ภายในช่วงไบแอสของสารกึ่งตัวนำ

คุณสมบัติของไดโอด์อุโมงค์

เมื่อมีการกระทำด้วยแรงดันตรงไปข้างหลัง ระดับเฟอร์มีของด้าน p จะสูงกว่าของด้าน n ทำให้อิเล็กตรอนทะลุผ่านจากแถบวาเลนซ์ของด้าน p ไปยังแถบนำของด้าน n เมื่อแรงดันตรงไปข้างหลังเพิ่มขึ้น กระแสทะลุผ่านก็จะเพิ่มขึ้น

เมื่อมีการกระทำด้วยแรงดันตรงไปข้างหน้า ระดับเฟอร์มีของด้าน n จะสูงกว่าระดับเฟอร์มีของด้าน p ทำให้การทะลุผ่านของอิเล็กตรอนจากด้าน n ไปยังด้าน p เกิดขึ้น ปริมาณของกระแสทะลุผ่านจะใหญ่มากกว่ากระแสที่เกิดจากจุดเชื่อมปกติ เมื่อแรงดันตรงไปข้างหน้าเพิ่มขึ้น กระแสทะลุผ่านจะเพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัดหนึ่ง

เมื่อขอบวงจรของด้าน n เท่ากับระดับเฟอร์มีในด้าน p กระแสทะลุผ่านจะสูงสุด ด้วยการเพิ่มแรงดันตรงไปข้างหน้าต่อไป กระแสทะลุผ่านจะลดลงและเราจะได้พื้นที่การนำไฟฟ้าเป็นลบ เมื่อแรงดันตรงไปข้างหน้าเพิ่มขึ้นต่อไป กระแสจุดเชื่อม pn ปกติจะได้รับซึ่งมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับแรงดันที่ใช้ คุณสมบัติ V-I ของไดโอด์อุโมงค์คือ

ความต้านทานเป็นลบใช้เพื่อสร้างการสั่นสะเทือนและมักใช้ฟังก์ชัน Ck+ ที่มีความถี่สูงมาก

สัญลักษณ์ของไดโอด์อุโมงค์

การประยุกต์ใช้ไดโอด์อุโมงค์

• วงจรออสซิลเลเตอร์

• ใช้ในวงจรไมโครเวฟ

• ทนต่อรังสีนิวเคลียร์