Dispositivo semicondutor sorprendente - un diodo túnel

Ao estudar o mecanismo de corrixir un AC no lugar de contacto de dous ambientes - de semicondutores e metal, foi levantada a hipótese de que está baseado chamado túnel de portadores de carga. Con todo, na época (1932) o nivel de desenvolvemento da tecnoloxía de semicondutores non se admite para confirmar a conxectura empiricamente. Só en 1958, un científico xaponés Esaki soubo confirmar de forma brillante, creando o primeiro diodo túnel na historia. Grazas á súa incrible calidade (por exemplo, a velocidade), este produto ten atraído a atención de expertos en varios campos técnicos. Paga a pena para explicar que o diodo - un dispositivo electrónico, que é unha asociación dun único corpo de dous materiais diferentes tendo distintos tipos de condutividade. Polo tanto, a corrente eléctrica pode fluír a través del en só unha dirección. Cambiando os resultados de polaridade en "peche" do diodo e aumentar a súa resistencia. Aumentando a tensión leva a un "colapso".

Considere como o diodo túnel. rectificador clásico dispositivo semicondutor utiliza un cristal posuíndo un número de impurezas non máis que 10 a 17 grao (grao -3 cm). E xa que este parámetro está directamente relacionada co número de portadores de carga libres, verifícase que o pasado non pode ser máis que os límites especificados.

Hai unha fórmula que permite determinar o espesor da zona intermedia (PN transición):

L = ((E * (Ru-L)) / (2 * pi * Q)) * ((Na + ND) / (Na * ND)) * 1050000,

en que na e Nd - número de doantes e aceitadores ionizados, respectivamente; Pi - 3,1416; q - o valor da carga do electrón; L - tensión aplicada; Uk - diferenza de potencial na transición; E - valor da constante dieléctrica.

Unha consecuencia da fórmula é o feito de que a un diodo PN transición característica de baixa intensidade de campo clásica e un espesor relativamente grande. Que os electróns poden ter unha zona libre, precisan de enerxía adicional (transmitida do exterior).

diodos túnel son utilizados na súa construción tales tipos de semicondutores, que alteran o contido de impureza de 10 a 20 grao (grao -3 cm), o cal é unha orde diferente dos clásicos. Isto leva a unha redución dramática na espesura da transición, o aumento acentuado da intensidade do campo na rexión de PN e, en consecuencia, a aparición da transición túnel ao entrar no electróns para a banda de valencia non precisa de enerxía adicional. Isto débese a que o nivel de enerxía das partículas non cambia coa barreira de paso. O diodo túnel é facilmente distinguir do normal da súa característica voltampere. Este efecto crea unha especie de onda sobre el - resistencia diferencial negativo. Debido a este encapsulamento diodos son amplamente utilizados en dispositivos de alta frecuencia (lagoa PN redución de espesor fai un tal dispositivo de alta velocidade), equipo de medida que, xeradores, e, por suposto, ordenadores.

Aínda que a corrente cando o efecto túnel é capaz de fluír en ambas direccións, ligando directamente a tensión de diodo na zona de transición aumenta, reducindo o número de electróns capaces de paso de encapsulamento. aumento de tensión conduce á desaparición completa da cadea de penetración eo efecto é só en común difusa (como no diodo clásico).

Hai tamén outro representativa de tales dispositivos - diodo atrás. Representa a mesma diodo túnel, pero con propiedades alteradas. A diferenza é que o valor da condutividade da conexión inversa, en que o dispositivo de rectificación habitual "bloqueada", isto é maior que en directo. As propiedades restantes corresponden ao diodo túnel: rendemento, baixa auto-ruído, a capacidade para endereitarse os elementos móbiles.