Tünel Diyod Nedir?

Tünel Diyot Nedir?

Tünel Diyot

Tünel diyot (ayrıca Esaki diyot olarak da bilinir), tünel adı verilen kuantum mekaniği etkisi nedeniyle etkili bir şekilde "negatif direnç"e sahip olan bir tür yarıiletken diyottur. Tünel diyotların yaklaşık 10 nm genişliğinde yoğun doygun pn geçidi bulunmaktadır. Yoğun doyum, N tarafındaki iletken bant elektron durumlarının P tarafındaki valans bant delik durumlarıyla daha veya daha az hizalanmasına neden olur.

Geçiş süresi ve diğer etkiler nedeniyle transistörler çok yüksek frekanslarda zorlanır. Birçok cihaz, yüksek frekanslı uygulamalar için yarıiletkenlerin negatif iletkenlik özelliğini kullanır. Tünel diyot, ayrıca Esaki diyot olarak da bilinen, L. Esaki'nin tünellemeye olan katkıları nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir negatif iletkenlik cihayıdır.

P ve n bölgesindeki doyucu konsantrasyonu çok yüksektir, yaklaşık 10^24 – 10^25 m-3 civarındadır. Pn geçidi de keskindir. Bu nedenle, tükenmiş bölge genişliği çok küçüktür. Tünel diyotun akım gerilim karakteristiğinde, ileriya doğru bir bias uygulandığında negatif eğimli bir bölge bulunabilir.

"Tünel diyot" adı, diyot içinde gerçekleşen olayın sorumlusu olan kuantum mekaniği tünellemesinden dolayıdır. Doyuma çok yüksek olduğu için mutlak sıfır sıcaklıkta Fermi seviyeleri yarıiletkenlerin bias'ının içindedir.

Tünel Diyot Özellikleri

Ters bias uygulandığında, p tarafındaki Fermi seviyesi n tarafındaki Fermi seviyesinden daha yüksek olur, bu da elektronların p tarafındaki valans bandından n tarafındaki iletken bana tunnelleme yapmasına neden olur. Ters bias arttıkça, tünel akımı da artar.

İleriye doğru bias uygulandığında, n tarafındaki Fermi seviyesi p tarafındaki Fermi seviyesinden daha yüksek olur, bu da elektronların n tarafından p tarafına tunnelleme yapmasına neden olur. Tünel akımı miktarı, normal bağlantı akımından çok daha büyüktür. İleriye doğru bias arttıkça, tünel akımı belirli bir sınıra kadar artar.

N tarafındaki band kenarı, p tarafındaki Fermi seviyesi ile aynı olduğunda, tünel akımı maksimumdur. İleriye doğru biasın daha fazla artırılmasıyla birlikte, tünel akımı azalır ve arzu edilen negatif iletkenlik bölgesi elde edilir. İleriye doğru bias daha da artırıldığında, uygulanan voltajla üssel orantılı normal pn bağlantı akımı elde edilir. Tünel diyotun V-I karakteristiği şu şekildedir,

Negatif direnç, osilasyon sağlamak ve genellikle Ck+ fonksiyonu çok yüksek frekanslarda kullanılması için kullanılır.

Tünel Diyot Sembolü

Tünel Diyot Uygulamaları

• Osilatör Devreleri

• Mikrodalga Devrelerde Kullanılır

• Nükleer Radyasyona Dayanıklı