Tunelio diodas taip pat žinomas kaip Eskari diodas ir tai yra labai legiruotas puslaidininkis, galintis greitai veikti. Leo Esaki išrado tunelio diodą 1957 m. Rugpjūtį. Iš germanio medžiagos iš esmės gaminami tunelio diodai. Jie taip pat gali būti pagaminti iš gallio arsenido ir silicio medžiagų. Tiesą sakant, jie naudojami dažnio detektoriuose ir keitikliuose. Tunelio diodas pasižymi neigiamu atsparumu jų veikimo diapazone. Todėl jis gali būti naudojamas kaip stiprintuvas , osciliatoriai ir bet kurios perjungimo grandinės.

Kas yra tunelio diodas?

Tunelio diodas yra P-N sankryža prietaisas, turintis neigiamą atsparumą. Padidinus įtampą, sumažėja per ją tekanti srovė. Jis veikia tunelinio efekto principu. Metal-Insulator-Metal (MIM) diodas yra dar viena tunelio diodo rūšis, tačiau atrodo, kad dabartinis jo taikymas apsiriboja mokslinių tyrimų aplinkomis dėl paveldimo jautrumo, manoma, kad jo taikymas yra labai ribotas tik su mokslinių tyrimų aplinka. Yra dar vienas vadinamas diodas Metalo izoliatoriaus izoliatoriaus metalo (MIIM) diodas kuris apima papildomą izoliatoriaus sluoksnį. Tunelio diodas yra dviejų gnybtų įtaisas, kurio katodas yra n tipo puslaidininkis, o anodas - p tipo puslaidininkis. Tunelio diodas grandinės simbolis yra kaip parodyta žemiau.

Tunelio diodas

Tunelio diodo darbinis reiškinys

Remiantis klasikinės mechanikos teorija, dalelė turi įgyti energiją, kuri yra lygi potencialiam energijos barjero aukščiui, jei ji turi judėti iš vienos barjero pusės į kitą. Priešingu atveju energija turi būti tiekiama iš kokio nors išorinio šaltinio, todėl sankryžos N pusės elektronai gali peršokti per jungties barjerą, kad pasiektų sankryžos P pusę. Jei barjeras yra plonas, pavyzdžiui, tunelio diode, pagal Schrodingerio lygtį reiškia, kad yra didelė tikimybė, tada elektronas prasiskverbs per barjerą. Šis procesas įvyks be jokių elektronų energijos nuostolių. Kvantinės mechaninės savybės rodo tunelį. Daug priemaišų P-N sankryžos įtaisai yra vadinami tunelio diodais. Tunelinis reiškinys suteikia daugumą nešlio efekto.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Kur,

„E“ yra barjero energija,
„P“ yra tikimybė, kad dalelė pereis barjerą,
„W“ yra užtvaros plotis

Tunelio diodo statyba

Diodas turi keraminį korpusą ir hermetiškai uždarantį dangtį viršuje. Mažas alavo taškelis legiruojamas arba lituojamas prie stipriai legiruotų n tipo Ge granulių. Granulė lituojama ant anodo kontakto, kuris naudojamas šilumos išsklaidymui. Skardos taškas yra sujungtas su katodo kontaktu per tinklinį ekraną induktyvumas .

Tunelio diodo statyba

Operacija ir jos charakteristikos

Tunelio diodo veikimas daugiausia apima du poslinkio metodus, tokius kaip pirmyn ir atgal

Priekinio šališkumo būklė

Esant priekinio šališkumo sąlygai, didėjant įtampai, tada srovė mažėja ir taip tampa vis neteisingesnė, vadinama neigiamu pasipriešinimu. Padidėjus įtampai, jis veiks kaip įprastas diodas, kai elektronų laidumas eina per visą P-N jungties diodas . Neigiamas pasipriešinimo regionas yra svarbiausias tunelio diodo veikimo regionas. Tunelio diodo ir įprastos P-N jungties diodo charakteristikos skiriasi.

Atvirkštinio šališkumo būklė

Esant atvirkštinei sąlygai, tunelio diodas veikia kaip galinis diodas. Esant nulinei poslinkio įtampai, jis gali veikti kaip greitas lygintuvas. Atvirkštinio nusistatymo sąlygomis tuščios būsenos n pusėje sutapatintos su užpildytomis būsenomis p pusėje. Atvirkštine kryptimi elektronai tuneliuos per potencialų barjerą. Dėl didelės dopingo koncentracijos tunelio diodas veikia kaip puikus laidininkas.

Tunelio diodo charakteristikos

Pasipriešinimas į priekį yra labai mažas dėl tunelinio efekto. Padidėjus įtampai, padidės srovė, kol ji pasieks didžiausią srovę. Bet jei įtampa padidėjo virš didžiausios įtampos, srovė automatiškai sumažės. Šis neigiamas pasipriešinimo regionas vyrauja iki slėnio taško. Srovės taške srovė per diodą yra minimali. Tunelio diodas veikia kaip įprastas diodas, jei jis yra už slėnio taško.

Dabartiniai komponentai tunelio diode

Toliau pateikiama visa tunelio diodo srovė

Aš_t= Aš_daryti+ Aš_diodas+ Aš_perteklius

Srovė, tekanti tunelio diodu, yra tokia pati kaip srovė, tekanti įprastu PN jungties diodu, kuri pateikiama žemiau

Aš_diodas= Aš_padaryti* (galiojimo laikas ( ? * V_t)) -1

Aš_padaryti - atvirkštinė prisotinimo srovė

V_t - Įtampos ekvivalentas temperatūrai

V - Įtampa visame diode

- 1 korekcijos koeficientas Ge ir 2 - Si

Dėl parazitinio tunelio dėl priemaišų susidarys perteklinė srovė ir tai yra papildoma srovė, pagal kurią galima nustatyti slėnio tašką. Tunelio srovė yra tokia, kaip nurodyta žemiau

Aš_daryti= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Kur, V₀ = Nuo 0,1 iki 0,5 voltų ir m = nuo 1 iki 3

R₀ = Tunelio diodo varža

Didžiausia srovė, tunelio diodo didžiausia įtampa

Maksimali tunelio diodo didžiausia įtampa ir didžiausia srovė. Paprastai tunelio diodui įtampa sumažėja daugiau nei didžiausia įtampa. Srovės perteklių ir diodų srovę galima laikyti nereikšmingomis.

Mažiausiai arba maksimaliai diodo srovei

V = V_pikas, apie_daryti/ dV = 0

(1 / R₀) * (galiojimo laikas (- (V / V₀)^m) - (m * (V / V₀)^m* exp (- (V / V₀)^m) = 0

“padidinto transformatoriaus naudojimas ”

Tada 1 - m * (V / V₀)^m= 0

Vpeak = ((1 / m)^{(1 / m)}) * V₀* galioja (-1 / m)

Didžiausias neigiamas tunelio diodo atsparumas

Žemiau pateikiamas neigiamas mažo signalo atsparumas

R_n= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1 - (m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Jei dI / dV = 0, R_n yra maksimalus, tada

(m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Jei V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} tada bus didžiausia, taigi lygtis bus

(R_n)_maks= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Tunelio diodų programos

Dėl tunelinio mechanizmo jis naudojamas kaip ypač greitas jungiklis.
Perjungimo laikas yra nanosekundžių ar net pikosekundžių eilės.
Dėl trigubai įvertintos kreivės nuo srovės savybės jis naudojamas kaip loginės atminties saugojimo įrenginys.
Dėl itin mažos talpos, induktyvumo ir neigiamo pasipriešinimo jis naudojamas kaip mikrobanginis osciliatorius maždaug 10 GHz dažniu.
Dėl neigiamo pasipriešinimo jis naudojamas kaip atsipalaidavimo osciliatoriaus grandinė.

tunelio diodų tipai

Tunelio diodo privalumai

Žema kaina
Žemas garsas
Veikimo paprastumas
Didelis greitis
Mažai energijos
Nejautrus branduolinei spinduliuotei

Tunelio diodo trūkumai

Tai yra dviejų gnybtų įtaisas, todėl nėra izoliacijos tarp išėjimo ir įėjimo grandinių.
Įtampos diapazonas, kurį galima tinkamai valdyti esant 1 voltui ar žemesniam.

Tai viskas apie Tunelio diodas grandinė su operacijomis, schema ir jos taikymai. Manome, kad šiame straipsnyje pateikta informacija yra naudinga jums geriau suprasti šį projektą. Be to, bet kokie su šiuo straipsniu susiję klausimai ar pagalba įgyvendinant elektros ir elektronikos projektai , galite drąsiai kreiptis į mus prisijungę žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, koks yra pagrindinis tunelinio efekto principas?

Nuotraukų kreditai: