Dokonalé polovodičové zariadenia - dióda tunel

Pri štúdiu mechanizmu usmerňovanie striedavého prúdu v mieste styku dvoch rôznych prostrediach - polovodiče a kovu, to bolo predpokladal, že je založený na takzvanej tunelovania nosičov náboja. Avšak, v tej dobe (1932) na úrovni rozvoja polovodičové technológii nie je dovolené potvrdiť domnienku empiricky. Až v roku 1958, japonský vedec Esaki bol schopný ju potvrdiť brilantne, vytvárať prvé diódu tunela v histórii. Vďaka svojej vynikajúcou kvalitou (napr rýchlosti), tento produkt už priťahuje pozornosť odborníkov v rôznych technických odboroch. Je potrebné vysvetliť, že diódy - elektronickým zariadením, ktoré je združením jedného subjektu z dvoch rôznych materiálov, ktoré majú rôzne typy vodivosti. Z tohto dôvodu, elektrický prúd môže pretekať len v jednom smere. Zmena polarity výsledky v "uzavretie" diódy a zvyšujú jeho odolnosť. Zvýšenie napätia vedie ku "zrúteniu".

Zvážiť, ako tunelová dióda. Klasické usmerňovač polovodičové zariadenia využíva kryštál, ktorý má celý rad nečistôt nie je väčší ako 10, 17 stupňa (stupeň -3 centimeter). A pretože je tento parameter priamo súvisí s počtom voľných nosičov náboja, sa ukázalo, že minulosť nemôže byť nikdy viac ako stanovené hranice.

K dispozícii je vzorec, ktorý umožňuje určiť hrúbku medzistanici zóne (prechod PN):

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

kde Na a Nd - počet ionizovaných donory a akceptory, v uvedenom poradí; Pi - 3,1416; q - hodnota z náboja elektrónu; U - aplikuje napätie; Uk - rozdiel potenciálov na prechode; E - hodnota dielektrickej konštanty.

Dôsledkom vzorca je skutočnosť, že pre klasické pn prechodu diódy charakteristické nízkej intenzity poľa a relatívne veľkú hrúbku. Že elektróny môžu dostať do slobodného pásma, ktoré potrebujú viac energie (dodávanú zvonku).

Tunelové diódy sa používajú v ich konštrukcii také typy polovodičov, ktoré menia obsah nečistôt do 10 až 20 stupňami (stupeň -3 centimetrov), ktorý je príkaz odlišný od tých klasických. To vedie k dramatickému zníženiu hrúbky prechodu, k prudkému nárastu intenzity poľa v oblasti PN, a v dôsledku toho, výskyt prechodu tunela pri vstupe do elektrón skupiny valencie nepotrebuje ďalšiu energiu. K tomu dochádza preto, že energetická úroveň častíc nemení s priechodným bariérou. Dióda tunel je ľahko oddeliť od bežných jeho volt-ampérovou charakteristikou. Tento efekt vytvára akýsi nárastu o ňom - negatívnym diferenciálnym odporom. Vzhľadom k tejto tunelovanie diódy sú široko používané vo vysokofrekvenčných zariadení (hrúbka zníženie pn medzera je také zariadenie s vysokou rýchlosťou), presný meracie zariadenia, generátory, a, samozrejme, počítače.

Hoci prúdu, keď je účinok tunel môže prúdiť v oboch smeroch, priamym pripojením napätie diódy v zvyšuje prechodovej zóne, čím sa znižuje množstvo elektrónov schopných tunelovanie priechodu. Zvýšenie napätia vedie k úplnému vymiznutiu tunelovanie prúdu a výsledok je len na bežnú difúzny (rovnako ako v klasickom diódy).

Tam je tiež ďalší zástupca z týchto zariadení - spätné diódy. To má rovnaký dióda tunela, avšak so zmenenými vlastnosťami. Rozdiel je v tom, že hodnota vodivosť spätného spojenia, v ktorom je obvyklé rektifikačné zariadenie "uzamknuté", to je vyššia než v priamej. Zostávajúce vlastnosti zodpovedajú diódy tunela: výkon, nízky vlastný šum, schopnosť narovnať premenné zložky.