Amazing puolijohdelaite - tunnelodiodi

Kun tutkitaan muuttujan oikaisumekanismianykyinen kahden eri median - puolijohde ja metalli - kosketusalueella, hypoteesia kehitettiin, että se perustuu ns. Kuitenkin tuolloin (1932) puolijohdetekniikan kehitys ei mahdollistanut meitä vahvistamaan kokemusta. Vain vuonna 1958 japanilainen tiedemies Esaki onnistui vahvistamaan sen loistavasti ja loi ensimmäisen tunnelin diodin. Hämmästyttävien ominaisuuksiensa (erityisesti nopeuden) ansiosta tämä laite herätti erilaisten teknisten alojen asiantuntijoiden huomiota. Tässä on syytä selittää, että diodi on elektroninen laite, joka on kahden erilaisen materiaalin yhdistelmä yhdessä tapauksessa, jolla on erilaiset johtokyky. Siksi sähkövirta voi kulkea sen läpi vain yhdessä suunnassa. Polariteetin kääntö johtaa diodin "sulkemiseen" ja sen resistanssin lisääntymiseen. Jännitteen lisääminen johtaa "hajoamiseen".

Harkitse, miten tunnelodiodi toimii. Klassinen tasasuuntaajan puolijohdelaite käyttää kiteitä, joiden epäpuhtaudet ovat enintään 10, teho on 17 (-3 cm). Ja koska tämä parametri liittyy suoraan vapaiden latauslaitteiden määrästä, osoittautuu, että jälkimmäinen ei voi koskaan olla suurempi kuin määritetty raja.

On olemassa kaava, jonka avulla voimme määrittää välivyöhykkeen paksuuden (p-n-siirtymä):

L = ((E * (Uk-U)) / (2 * pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1050000,

jossa Na ja Nd ovat ionisoitujen akseptoreiden määräja luovuttajat; Pi - 3,1416; q on elektronimaksun arvo; U on syöttöjännite; Uk on potentiaaliero siirtymävaiheessa; E on dielektrisen vakion arvo.

Kaavan seuraus on se, ettäKlassisen diodin p-n-liitokselle on tunnusomaista alhainen kenttävoimakkuus ja suhteellisen suuri paksuus. Jotta elektronit pääsisivät vapaaseen vyöhykkeeseen, ne tarvitsevat lisää energiaa (ilmoitetaan ulkopuolelta).

Tunnelin diodi käyttää sen rakennettatällaiset puolijohteet, jotka muuttavat epäpuhtauksien pitoisuuden 10: een 20 (-3 cm: n) tehoon, mikä on suuruusluokkaa erilainen kuin klassiset. Tämä johtaa voimakkaaseen siirtymän paksuuden pienenemiseen, kentänvoimakkuuden jyrkkään nousuun p-n-alueen alueella ja tämän seurauksena tunnelin siirtymän ilmestymisestä, kun elektroni ei tarvitse ylimääräistä energiaa valenssikaistan syöttämiseksi. Tämä tapahtuu, koska energiataso hiukkasten ei muutu läpikulkusulun. Tunnelidiodi voidaan erottaa tavanomaisista tunnelmista sen nykyisen jänniteominaisuuden perusteella. Tämä vaikutus luo jonkinlaisen roiskumisen siihen - erotusresistanssin negatiivinen arvo. Tästä johtuen tunneli-diodeja käytetään laajalti suurtaajuuslaitteissa (p-n-aukon paksuuden väheneminen tekee tällaisesta laitteesta suuren nopeuden), tarkat mittauslaitteet, generaattorit ja tietenkin tietotekniikka.

Vaikka nykyinen tunnelin vaikutus kykeneevirtaus molempiin suuntiin, diodin suora kytkentä, siirtymävyöhykkeen voimakkuus lisääntyy ja tunnelien kykyä vähentää elektronien määrää. Jännitteen nousu johtaa tunnelointivirran täydelliseen häviämiseen ja vaikutus on vain tavallisessa diffuusiossa (kuten klassisissa diodeissa).

On myös toinen samanlainen edustajalaitteet - käänteinen diodi. Se on sama tunnelodiodi, mutta muuttuneet ominaisuudet. Ero on se, että johdon arvo käänteisessä liitoksessa, jossa tavallinen korjauslaite "sulkeutuu", on suurempi kuin suora. Jäljelle jäävät ominaisuudet vastaavat tunnelin diodia: nopeutta, pientä sisäistä kohinaa, kykyä oikaista muuttujat.