Dispozitiv semiconductor uimitor - o diodă tunel

Pentru studierea mecanismului de rectificare un curent alternativ la locul de contact a două medii diferite - semiconductoare și metalul, s - a emis ipoteza că aceasta se bazează pe așa-numita tunelurilor de purtători de sarcină. Cu toate acestea, la acel moment (1932), nivelul de dezvoltare a tehnologiei de semiconductoare nu este permis pentru a confirma conjectura empiric. Numai în 1958, un om de știință japonez Esaki a fost capabil să-l confirme strălucit, creând prima dioda tunel din istorie. Datorită calității sale uimitoare (de exemplu, viteza), acest produs a atras atenția specialiștilor din diverse domenii tehnice. Este demn de a explica faptul că dioda - un dispozitiv electronic, care este o asociație de un singur corp din două materiale diferite, având diferite tipuri de conductivitate. Prin urmare, curentul electric poate trece prin ea într-o singură direcție. Schimbarea rezultatelor polaritatea „închidere“ a diodei și crește rezistența. Creșterea tensiunii conduce la o „cădere“.

Luați în considerare modul în care dioda tunel. Classic redresor dispozitiv semiconductor utilizează un cristal care are un număr de impurități care nu mai mult de 10 la 17 grade (grade -3 cm). Și, din moment ce acest parametru este direct legată de numărul de purtatori de sarcina, se dovedește că trecutul nu poate fi mai mult decât limitele specificate.

Există o formulă care permite determinarea grosimii zonei intermediare (Pn tranziție):

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

unde Na și Nd - numărul de donatori și acceptori ionizate, respectiv; Pi - 3,1416; q - valoarea taxei de electroni; U - tensiune aplicată; Marea Britanie - diferența de potențiale la tranziția; E - valoarea constantei dielectrice.

O consecință a formulei este faptul că pentru o tranziție diode caracteristică pn intensitatea câmpului scăzut clasic și o grosime relativ mare. Că electronii se poate obține o zonă liberă, au nevoie de un plus de energie (transmisă din exterior).

diode de tip tunel sunt utilizate în construcția lor astfel de tipuri de semiconductori, care modifică conținutul de impurități la 10 până la 20 grade (grade -3 cm), care este o ordine diferită de cele clasice. Aceasta conduce la o reducere dramatică a grosimii tranziției, creșterea bruscă a intensității câmpului în regiunea și PN, în consecință, apariția tranziției tunel la intrarea electronilor în banda de valență nu are nevoie de energie suplimentară. Acest lucru se întâmplă pentru că nivelul de energie al particulelor nu se schimba cu bariera de trecere. Dioda tunel este ușor de distins de perpendiculara sale caracteristice volt-ampere. Acest efect creează un fel de creștere pe ea - rezistență diferențială negativă. Datorită acestei tunelare diode sunt utilizate pe scară largă în dispozitive de înaltă frecvență (grosime decalaj de reducere a face un astfel de PN un dispozitiv de mare viteză), echipamente de măsurare precisă, generatoare, și, desigur, calculatoare.

Deși curent atunci când efectul de tunel este capabil să curgă în ambele direcții, prin conectarea directă a tensiunii dioda reflectate în creșterea zonei de tranziție, reducând numărul de electroni capabili de trecere de tunel. creșterea tensiunii conduce la dispariția completă a curentului de tunelare și efectul este doar pe difuză obișnuită (ca în dioda clasic).

Există, de asemenea, un alt reprezentant al acestor dispozitive - dioda înapoi. Reprezintă același dioda tunel, dar cu proprietăți modificate. Diferența este că valoarea conductivității a legăturii inverse, în care dispozitivul obișnuit de rectificare „blocat“, este mai mare decât în direct. Proprietățile rămase corespund dioda tunel: performanță, auto-zgomot redus, capacitatea de a îndrepta componentele variabile.