Що таке тунельний діод?

Що таке тунельний діод?

Тунельний діод

Тунельний діод (також відомий як діод Есакі) — це тип напівпровідникового діода, який має ефективно "від'ємне опір" завдяки квантово-механічному ефекту, відому як тунелювання. Тунельні діоди мають сильно леговане pn-перетин, яке становить близько 10 нм. Сильна легація призводить до розриву зони заборонених станів, де стани електронів зони провідності на N-стороні більш-менш вирівняні зі станиами дірочок зони валентності на P-стороні.

Транзистори мають проблеми з дуже високими частотами через час пересування та інші ефекти. Багато пристроїв використовують властивість від'ємної провідності напівпровідників для високочастотних застосувань. Тунельний діод, також відомий як діод Есакі, є часто використовуваним пристроєм з від'ємною провідністю, названий на честь Л. Есакі за його роботу над тунелюванням.

Концентрація допантів у обох p-та n-регіонах дуже висока, приблизно 1024 – 1025 м-3. Перетин pn також гострий. З цих причин ширина зони деплетації дуже мала. У характеристиках струму-напруги тунельного діода можна знайти область з від'ємним спадом, коли прикладено пряме напругу.

Назва "тунельний діод" походить від квантово-механічного тунелювання, яке відповідає за феномен, що відбувається всередині діода. Допаціювання дуже високе, тому при абсолютному нулі температури рівень Фермі знаходиться всередині зони заборонених станів напівпровідника.

Характеристики тунельного діода

При прикладенні зворотнього напруги рівень Фермі p-сторони стає вищим, ніж n-сторони, що призводить до тунелювання електронів з зони валентності p-сторони до зони провідності n-сторони. Коли зворотня напруга збільшується, тунельний струм також збільшується.

При прикладенні прямої напруги рівень Фермі n-сторони стає вищим, ніж рівень Фермі p-сторони, отже, відбувається тунелювання електронів з n-сторони до p-сторони. Кількість тунельного струму набагато більша, ніж нормальний струм перетину. При збільшенні прямої напруги тунельний струм збільшується до певного ліміту.

Коли край зони n-сторони дорівнює рівню Фермі p-сторони, тунельний струм максимальний. При подальшому збільшенні прямої напруги тунельний струм зменшується, і ми отримуємо бажану область від'ємної провідності. Коли пряма напруга збільшується ще більше, отримується нормальний струм pn-перетину, який експоненціально пропорційний прикладеній напрузі. Характеристики струму-напруги тунельного діода такі,

Від'ємний опір використовується для досягнення коливань, і часто функція Ck+ має дуже високі частоти.

Символ тунельного діода

Застосування тунельного діода

• Оscillator Circuits

• Used in Microwave Circuits

• Resistant to Nuclear Radiation