Fantastisk halvleder enhed - tunnel diode

Når man studerer mekanismen for korrigering af en variabelstrøm på den del af kontakten af ​​to forskellige miljøer - halvlederen og metallet er det blevet antaget, at den er baseret på såkaldt tunnelering af ladningsbærere. Men på det tidspunkt (1932) niveauet for udvikling af halvleder-teknologi er ikke tilladt at bekræfte formodninger empirisk. Kun i 1958, en japansk videnskabsmand Esaki var i stand til at bekræfte det glimrende, at skabe den første tunnel diode i historien. Takket være sin fantastiske kvalitet (fx hastighed), er dette produkt tiltrukket sig opmærksomhed fra specialister på forskellige tekniske områder. Her er det værd at forklare, at en diode er en elektronisk enhed, som er en kombination af to forskellige materialer i en enkelt sag med forskellige typer ledningsevne. Derfor kan den elektriske strøm passere gennem den i kun én retning. Polaritetsomformningen fører til en "lukning" af dioden og en stigning i dens modstand. Forøgelse af spændingen fører til "nedbrydning".

Overvej hvordan tunneldioden virker. Den klassiske ensretterlederanordning bruger krystaller med en mængde urenheder, der ikke overstiger 10 til effekten 17 (-3 centimeter). Og da denne parameter er direkte relateret til antallet af gratis ladetransportører, viser det sig, at sidstnævnte aldrig kan være større end den angivne grænse.

Der er en formel, der giver os mulighed for at bestemme tykkelsen af ​​mellemzonen (p-n overgangen):

L = ((E * (Uk-U)) / (2 * Pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) *

hvor Na og Nd er antallet af ioniserede acceptorerog donorer henholdsvis Pi - 3,1416; q er værdien af ​​elektronladningen U er indgangsspændingen; Storbritannien er den potentielle forskel ved overgangssektionen; E er værdien af ​​den dielektriske konstant.

Konsekvensen af ​​formlen er, at forp-n krydset af den klassiske diode er karakteriseret ved lav feltstyrke og en relativt stor tykkelse. For at elektroner skal komme ind i frizonen, har de brug for ekstra energi (kommunikeret udefra).

Tunneldioden bruger i sin konstruktionSådanne typer halvledere, som ændrer indholdet af urenheder til 10 til kraften på 20 (-3 centimeter), hvilket er en størrelsesorden, der er forskellig fra de klassiske. Dette fører til en drastisk reduktion i tykkelsen af ​​overgangen, en kraftig stigning i feltstyrken i regionen af ​​p-n-regionen og som følge heraf udseendet af en tunnelforbindelse, når elektronen ikke har brug for yderligere energi til at komme ind i valensbåndet. Dette skyldes, at partikelets energiniveau ikke ændres efterhånden som barrieren passerer. Tunneldioden kan let skelnes fra konventionelle med sin nuværende spændingskarakteristik. Denne effekt skaber en slags stænk på den - en negativ værdi af differencemodstanden. På grund af dette er tunneldioder meget udbredt i højfrekvente enheder (et fald i tykkelsen af ​​p-n-gapet gør sådan en højhastighedstype), præcis måleudstyr, generatorer og selvfølgelig computerteknologi.

Selv om strømmen i tunnel-effekten er i stand tilstrømning i begge retninger med en direkte forbindelse af dioden øger intensiteten i overgangszonen, hvilket reducerer antallet af elektroner, der er i stand til at tunnle. En stigning i spænding fører til fuldstændig forsvinden af ​​tunnelstrømmen, og effekten er kun på det almindelige diffuse (som i klassiske dioder).

Der er også en anden repræsentant for lignendeenheder - den omvendte diode. Det er den samme tunneldiode, men med ændrede egenskaber. Forskellen er, at værdien af ​​ledningen ved den omvendte forbindelse, hvori den almindelige ensretterenhed lukkes, har den højere end med den direkte. De resterende egenskaber svarer til tunneldioden: hastighed, lille indre støj, evnen til at rette de variable komponenter.