Ano ang Tunnel Diode?

Ano ang Tunnel Diode?

Tunnel Diode

Ang tunnel diode (kilala rin bilang Esaki diode) ay isang uri ng semiconductor diode na may "negative resistance" dahil sa quantum mechanical effect na tinatawag na tunneling. Ang mga tunnel diode ay may mabigat na doped pn junction na humigit-kumulang 10 nm ang lapad. Ang mabigat na doping ay nagresulta sa nabawasang band gap, kung saan ang conduction band electron states sa N-side ay halos aligned sa valence band hole states sa P-side.

Nagkakaroon ng hirap ang mga transistor sa napakataas na frequency dahil sa transit time at iba pang epekto. Maraming device ang gumagamit ng negative conductance property ng mga semiconductor para sa high-frequency applications. Ang tunnel diode, kilala rin bilang Esaki diode, ay isang karaniwang ginagamit na negative conductance device na ipinangalan kay L. Esaki dahil sa kanyang trabaho sa tunneling.

Ang concentration ng dopants sa parehong p at n region ay napakataas, humigit-kumulang 1024 – 1025 m-3. Ang pn junction ay din abrupt. Dahil dito, ang depletion layer width ay napakaliit. Sa current voltage characteristics ng tunnel diode, maaari tayong makita ng negative slope region kapag inapply ang forward bias.

Ang pangalang "tunnel diode" ay dahil sa quantum mechanical tunneling ang responsable sa phenomenon na nangyayari sa loob ng diode. Ang doping ay napakataas kaya sa absolute zero temperature, ang Fermi levels ay nasa loob ng bias ng semiconductors.

Mga Katangian ng Tunnel Diode

Kapag inapply ang reverse bias, ang Fermi level ng p-side ay naging mas mataas kaysa sa n-side, nagreresulta sa pagtunnel ng electrons mula sa valence band ng p-side patungo sa conduction band ng n-side. Habang tumataas ang reverse bias, tumataas din ang tunnel current.

Kapag inapply ang forward bias, ang Fermi level ng n-side ay naging mas mataas kaysa sa Fermi level ng p-side, kaya ang tunneling ng electrons mula sa n-side patungo sa p-side ay nangyayari. Ang dami ng tunnel current ay mas malaki kaysa sa normal junction current. Kapag itinaas ang forward bias, itinaas din ang tunnel current hanggang sa tiyak na limitasyon.

Kapag ang band edge ng n-side ay pareho sa Fermi level sa p-side, ang tunnel current ay maximum. Habang itinaas pa ang forward bias, bumababa ang tunnel current at nakukuha natin ang desired negative conduction region. Kapag itinaas pa ang forward bias, nakukuha ang normal pn junction current na exponentially proportional sa applied voltage. Ang V-I characteristics ng tunnel diode ay binibigay,

Ang negative resistance ay ginagamit para makamit ang oscillation at madalas ang Ck+ function ay may napakataas na frequency.

Simbolo ng Tunnel Diode

Mga Application ng Tunnel Diode

• Oscillator Circuits

• Ginagamit sa Microwave Circuits

• Resistant sa Nuclear Radiation