Тунелска диода је такође позната и као Ескари диода и то је високо допирани полупроводник који је способан за врло брз рад. Лео Есаки је изумио тунелску диоду у августу 1957. Материјал германијума се у основи користи за израду тунелских диода. Такође се могу направити од галијум арсенида и силицијума. Заправо се користе у фреквенцијским детекторима и претварачима. Тунел диода показује негативан отпор у свом радном опсегу. Стога се може користити као појачало , осцилаторе и у било којим склопним круговима.

Шта је тунел диода?

Тунел диода је П-Н спој уређај који показује негативан отпор. Када се напон повећа, смањује се струја која кроз њега тече. Ради на принципу тунелирајућег ефекта. Метал-изолатор-метал (МИМ) диода је друга врста тунелске диоде, али изгледа да је њена садашња примена ограничена на истраживачка окружења због наслеђене осетљивости, а сматра се да је његова примена врло ограничена на истраживачка окружења. Постоји још једна диода која се зове Диода метал-изолатор-изолатор-метал (МИИМ) који укључује додатни изолациони слој. Тунелска диода је двокраки уређај са полупроводником н-типа као катода и полупроводником п-типа као анодом. Тунел диода симбол кола је приказано доле.

Тунел диода

Феномен рада тунелске диоде

На основу теорије класичне механике, честица мора да стекне енергију која је једнака висини потенцијалне енергетске баријере, ако се мора померити са једне стране баријере на другу. У супротном, енергија се мора доводити из неког спољног извора, тако да електрони Н-бочног споја могу прескочити баријеру споја да би дошли до П-странице споја. Ако је баријера танка, попут оне у тунелској диоди, према Сцхродингеровој једначини подразумева се велика вероватноћа и тада ће електрон продрети кроз баријеру. Овај процес ће се догодити без било каквих губитака енергије код електрона. Понашање квантне механике указује на тунелирање. Висока нечистоћа П-Н спојни уређаји називају се тунел-диодама. Феномен тунелирања пружа ефекат већинског носача.

П∝екп⁡ (-А * Е_б * В)

Где,

„Е“ је енергија баријере,
„П“ је вероватноћа да честица пређе баријеру,
„В“ је ширина преграде

Изградња тунел диоде

Диода има керамичко тело и херметички затварајући поклопац на врху. Мала лимена тачка је легирана или залемљена у јако допирану пелету Ге типа н. Пелет је залемљен на контакт аноде који се користи за одвођење топлоте. Лимена тачка је повезана са контактом катоде преко мрежасте мреже која се користи за смањење индуктивитет .

Изградња тунел диоде

Операција и њене карактеристике

Рад тунелске диоде углавном укључује две методе одступања, попут напред и назад

Услов пристрасности унапред

Под условом предњег предрасуда, како се напон повећава, тадашња струја опада и тако постаје све више неусклађена, позната као негативни отпор. Повећање напона ће довести до тога да ради као нормална диода где проводење електрона путује преко Диода за спајање П-Н . Регија негативног отпора је најважнија оперативна регија за тунелску диоду. Карактеристике тунел диоде и нормалне диоде П-Н споја се међусобно разликују.

Услов обрнуте пристрасности

У обрнутом стању, тунел диода делује као задња диода или уназад. Са нултим офсет-напоном, може да делује као брзи исправљач. У обрнутом пристрасном стању, празна стања на н-страни поравната су са испуњеним стањима на п-страни. У обрнутом смеру, електрони ће се провући кроз потенцијалну баријеру. Због својих високих концентрација допинга, тунел диода делује као одличан проводник.

Карактеристике тунел диоде

Отпор према напријед је врло мали због свог ефекта тунелирања. Повећање напона ће довести до повећања струје док не достигне вршну струју. Али ако се напон повећа изнад вршног напона, струја ће се аутоматски смањити. Ова регија негативног отпора преовлађује до долине. Струја кроз диоду је минимална у тачки долине. Диода тунела делује као нормална диода ако је изван долине.

Тренутне компоненте у тунелској диоди

Укупна струја тунелске диоде дата је у наставку

Ја_т= И_{урадити}+ И_диода+ И_вишак

Струја која тече у тунелској диоди је иста као и струја која тече у нормалној ПН спојној диоди која је дата испод

Ја_диода= И_{урадити}* (екп ( ? * В._т)) -1

Ја_{урадити} - Обрнута струја засићења

В._т - Напонски еквивалент температуре

В. - Напон на диоди

тхе - Корективни фактор 1 за Ге и 2 за Си

Због паразитског тунелирања кроз нечистоће развијаће се вишак струје и то је додатна струја помоћу које се може одредити тачка долине. Струја тунелирања дата је доле

Ја_{урадити}= (В / Р₀) * екп (- (В / В₀)^м)

Где, В.₀ = 0,1 до 0,5 волти и м = 1 до 3

Р.₀ = Отпор тунел диоде

Вршна струја, вршни напон тунелске диоде

Вршни напон и вршна струја тунелске диоде су максимални. Типично за тунелску диоду, пресек напона је већи од вршног напона. А вишак струје и диода могу се сматрати занемарљивим.

За минималну или максималну струју диоде

В = В_{врхунац}, од_{урадити}/ дВ = 0

(1 / Р₀) * (екп (- (В / В₀)^м) - (м * (В / В₀)^м* екп (- (В / В₀)^м) = 0

“различите врсте техника испитивања ”

Затим, 1 - м * (В / В₀)^м= 0

Впеак = ((1 / м)^{(1 / м)}) * В.₀* екп (-1 / м)

Максимални негативни отпор тунелске диоде

Негативни отпор малог сигнала дат је у наставку

Р._н= 1 / (дИ / дВ) = Р.₀/ (1 - (м * (В / В₀)^м) * екп (- (В / В₀)^м) / Р.₀= 0

Ако је дИ / дВ = 0, Р._н је онда максимум

(м * (В / В₀)^м) * екп (- (В / В₀)^м) / Р.₀= 0

Ако В = В₀* (1 + 1 / м)^{(1 / м)} тада ће бити максимум, па ће једначина бити

(Р._н)_макс= - (Р.₀* ((истек (1 + м)) / м)) / м

Примене тунел диода

Због механизма тунелирања користи се као прекидач ултра велике брзине.
Време пребацивања је реда наносекунди или чак пикосекунди.
Због троструко вреднујуће карактеристике своје криве према струји, користи се као уређај за складиштење логичке меморије.
Због изузетно малог капацитета, индуктивности и негативног отпора користи се као микроталасни осцилатор на фреквенцији од око 10 ГХз.
Због свог негативног отпора користи се као коло релаксационог осцилатора.

врсте тунелских диода

Предности тунел диоде

Ниска цена
Низак ниво буке
Једноставност рада
Брзи
Мале снаге
Неосетљив на нуклеарна зрачења

Мане тунел диоде

Будући да је двотерминални уређај, не пружа изолацију између излазних и улазних кругова.
Опсег напона, којим се може правилно радити у напону од 1 волта или мање.

Ово је све о Тунел диода коло са операцијама, дијаграм кола и његове примене. Верујемо да су информације дате у овом чланку корисне за вас за боље разумевање овог пројекта. Даље, било која питања у вези са овим чланком или било каква помоћ у примени електрични и електронски пројекти , можете нам се слободно обратити повезивањем у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас, који је главни принцип ефекта тунелирања?

Фото кредити: