Dokonalé polovodičové zařízení - dioda tunel

Při studiu mechanismu usměrňování střídavého proudu v místě styku dvou různých prostředích - polovodiče a kovu, to bylo předpokládal, že je založen na takzvané tunelování nosičů náboje. Nicméně, v té době (1932) na úrovni rozvoje polovodičové technologii není dovoleno potvrdit domněnku empiricky. Teprve v roce 1958, japonský vědec Esaki byl schopen ji potvrdit brilantně, vytvářet první diodu tunelu v historii. Díky své vynikající kvalitou (např rychlosti), tento produkt již přitahuje pozornost odborníků v různých technických oborech. Je třeba vysvětlit, že diody - elektronickým zařízením, které je sdružením jednoho subjektu ze dvou různých materiálů, které mají různé typy vodivosti. Z tohoto důvodu, elektrický proud může protékat pouze v jednom směru. Změna polarity výsledky v „uzavření“ diody a zvyšují jeho odolnost. Zvýšení napětí vede ke „zhroucení“.

Zvážit, jak tunelová dioda. Klasické usměrňovač polovodičové zařízení využívá krystal, který má celou řadu nečistot není větší než 10, 17 stupně (stupeň -3 centimetr). A protože je tento parametr přímo souvisí s počtem volných nosičů náboje, se ukázalo, že minulost nemůže být nikdy více než stanovené hranice.

K dispozici je vzorec, který umožňuje určit tloušťku mezilehlé zóně (přechod PN):

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

kde Na a Nd - počet ionizovaných donory a akceptory, v uvedeném pořadí; Pi - 3,1416; q - hodnota z náboje elektronu; U - aplikuje napětí; Uk - rozdíl potenciálů na přechodu; E - hodnota dielektrické konstanty.

Důsledkem vzorce je skutečnost, že pro klasické pn přechodu diody charakteristické nízké intenzity pole a relativně velkou tloušťku. Že elektrony mohou dostat do svobodného pásma, které potřebují více energie (dodávanou z vnějšku).

Tunelové diody se používají v jejich konstrukci takové typy polovodičů, které mění obsah nečistot do 10 až 20 stupni (stupeň -3 centimetrů), který je příkaz odlišný od těch klasických. To vede k dramatickému snížení tloušťky přechodu, k prudkému nárůstu intenzity pole v oblasti PN, a v důsledku toho, výskyt přechodu tunelu při vstupu do elektron skupiny valence nepotřebuje další energii. K tomu dochází proto, že energetická úroveň částic nemění s průchozím bariérou. Dioda tunel je snadno oddělit od běžných jeho volt-ampérovou charakteristikou. Tento efekt vytváří jakýsi nárůstu o něm - negativním diferenciálním odporem. Vzhledem k této tunelování diody jsou široce používány ve vysokofrekvenčních zařízení (tloušťka snížení pn mezera je takové zařízení s vysokou rychlostí), přesný měřicí zařízení, generátory, a, samozřejmě, počítače.

Přestože proudu, když je účinek tunel může proudit v obou směrech, přímým připojením napětí diody v zvyšuje přechodové zóně, čímž se snižuje množství elektronů schopných tunelování průchodu. Zvýšení napětí vede k úplnému vymizení tunelování proudu a výsledek je pouze na běžnou difúzní (stejně jako v klasickém diody).

Tam je také další zástupce z těchto zařízení - zpětné diody. To má stejný dioda tunelu, avšak se změněnými vlastnostmi. Rozdíl je v tom, že hodnota vodivost zpětného spojení, ve kterém je obvyklé rektifikační zařízení „uzamčené“, to je vyšší než v přímé. Zbývající vlastnosti odpovídají diody tunelu: výkon, nízký vlastní šum, schopnost narovnat proměnné složky.