Điốt hầm là gì?
Điôt hầm là gì?
Điôt hầm
Điôt hầm (còn được gọi là điôt Esaki) là một loại điôt bán dẫn có "điện trở âm" do hiệu ứng cơ học lượng tử gọi là hầm. Điôt hầm có khớp pn được pha tạp rất nặng với chiều rộng khoảng 10 nm. Việc pha tạp nặng dẫn đến sự đứt gãy dải năng lượng, nơi các trạng thái electron ở vùng dẫn của phía N gần như đối xứng với các trạng thái lỗ ở vùng valence của phía P.
Transistors gặp khó khăn với tần số rất cao do thời gian chuyển và các hiệu ứng khác. Nhiều thiết bị sử dụng tính chất điện dẫn âm của bán dẫn cho các ứng dụng tần số cao. Điôt hầm, còn được gọi là điôt Esaki, là thiết bị điện dẫn âm thường được sử dụng, được đặt tên theo L. Esaki vì công trình nghiên cứu về hầm.
Nồng độ dopants trong cả vùng p và n rất cao, khoảng 10^24 – 10^25 m-3. Khớp pn cũng đột ngột. Vì lý do này, chiều rộng lớp cạn kiệt rất nhỏ. Trong đặc tính dòng điện - điện áp của điôt hầm, chúng ta có thể tìm thấy vùng có độ dốc âm khi áp dụng điện áp thuận.
Tên "điôt hầm" xuất phát từ việc hiệu ứng cơ học lượng tử hầm chịu trách nhiệm cho hiện tượng xảy ra bên trong điôt. Pha tạp rất cao nên ở nhiệt độ tuyệt đối, mức Fermi nằm trong dải năng lượng của bán dẫn.
Đặc tính của Điôt Hầm
Khi áp dụng điện áp ngược, mức Fermi của phía p trở nên cao hơn so với phía n, khiến electron hầm từ vùng valence của phía p sang vùng dẫn của phía n. Khi điện áp ngược tăng, dòng hầm cũng tăng.
Khi áp dụng điện áp thuận, mức Fermi của phía n trở nên cao hơn so với mức Fermi của phía p, do đó quá trình hầm của electron từ phía n sang phía p diễn ra. Lượng dòng hầm rất lớn so với dòng điện kết nối thông thường. Khi điện áp thuận tăng, dòng hầm cũng tăng lên đến một giới hạn nhất định.
Khi mép dải năng lượng của phía n giống như mức Fermi của phía p, dòng hầm đạt mức tối đa. Khi điện áp thuận tiếp tục tăng, dòng hầm giảm và chúng ta nhận được vùng điện dẫn âm mong muốn. Khi điện áp thuận tăng thêm, dòng điện kết nối thông thường được thu được, tỷ lệ mũ với điện áp áp dụng. Đặc tính V-I của điôt hầm được cho,
Điện trở âm được sử dụng để tạo dao động và thường chức năng Ck+ hoạt động ở tần số rất cao.
Biểu đồ Điôt Hầm
Ứng dụng của Điôt Hầm
Mạch dao động
Sử dụng trong mạch vi sóng
Chống bức xạ hạt nhân
