دستگاه های نیمه هادی شگفت انگیز - یک دیود تونل

به هنگام مطالعه مکانیسم اصلاح از یک آداپتور AC در محل تماس دو محیط های مختلف - نیمه هادی و فلز، آن فرض شده است که آن را در اصطلاح تونل زنی از حامل های بار است. با این حال، در آن زمان (1932) سطح توسعه تکنولوژی نیمه هادی است که مجاز به اعلام حدس تجربی. فقط در سال 1958، یک دانشمند ژاپنی Esaki قادر به آن را اعلام درخشان، ایجاد اولین دیود تونل در تاریخ بود. با تشکر از کیفیت شگفت انگیز آن (به عنوان مثال، سرعت)، این محصول با توجه به متخصصان در زمینه های مختلف فنی جلب کرده است. این ارزش به توضیح است که دیود - یک دستگاه الکترونیکی است که یک انجمن از بدن تنها از دو ماده مختلف با انواع مختلف هدایت. بنابراین، جریان الکتریکی می تواند از طریق آن فقط در یک جهت جریان. تغییر نتایج قطب در "بسته" از دیود و افزایش مقاومت در برابر آن است. افزایش ولتاژ منجر به "تجزیه".

نظر بگیرید که چگونه دیود تونل. کلاسیک یکسو کننده دستگاه های نیمه هادی با استفاده از یک کریستال داشتن تعدادی از ناخالصی بیش از 10 در 17 درجه (درجه -3 سانتیمتر). و از آنجایی که این پارامتر به طور مستقیم مربوط به تعداد حاملان بار رایگان است، معلوم است که گذشته هرگز می تواند بیش از مرزهای مشخص شده است.

است یک فرمول است که اجازه می دهد تا برای تعیین ضخامت منطقه میانی (PN انتقال) وجود دارد:

L = ((E * (UK-U)) / (2 * پی * Q)) * ((سدیم دوم) / (سدیم * دوم)) * 1050000،

که در آن Na و ND - تعداد اهداکنندگان یونیزه و acceptors، به ترتیب؛ پی - 3.1416؛ Q - ارزش از بار الکترون می شود. U - ولتاژ اعمال شده؛ UK - اختلاف در پتانسیل های در انتقال؛ E - ارزش ثابت دی الکتریک.

یک نتیجه از فرمول واقعیت این است که برای یک PN دیود انتقال مشخصه قدرت کلاسیک درست کم و ضخامت نسبتا بزرگ است. که الکترون می تواند یک منطقه آزاد، آنها نیاز به انرژی اضافی (افاضه از خارج).

دیود تونل در ساخت و ساز خود استفاده می شود مانند نوع نیمه هادی، که تغییر مقدار ناخالصی به 10 تا 20 درجه (درجه -3 سانتی متر)، که یک سفارش متفاوت از آنهایی که کلاسیک است. این امر منجر به کاهش چشمگیر در ضخامت گذار، افزایش شدید از شدت میدان در منطقه PN و در نتیجه، وقوع تونل انتقال هنگام ورود به الکترون به نوار ظرفیت می کند انرژی اضافی نیاز ندارد. این اتفاق می افتد زیرا سطح انرژی ذرات با مانع عبور را تغییر دهید. دیود تونل به راحتی از طبیعی بودن آن است مشخصه ولت آمپر. مقاومت دیفرانسیل منفی - این اثر یک نوع از افزایش بر روی آن ایجاد می کند. با توجه به این تونل زنی دیود به طور گسترده ای در دستگاه های با فرکانس بالا استفاده می شود (ضخامت فاصله کاهش PN باعث می شود چنین دستگاه با سرعت بالا)، تجهیزات اندازه گیری دقیق، ژنراتور و، البته، کامپیوتر و رایانه.

اگر چه در حال حاضر زمانی اثر تونل قادر به جریان در هر دو جهت، به طور مستقیم اتصال تنش دیود در افزایش منطقه انتقال، کاهش تعداد الکترون قادر به عبور تونل زنی است. افزایش ولتاژ منجر به از بین رفتن کامل جریان تونل زنی و اثر تنها در منتشر عادی (همانطور که در دیود کلاسیک) است.

همچنین یکی دیگر از نماینده چنین دستگاه وجود دارد - دیود رو به عقب. این نشان دهنده همان دیود تونلی، اما با خواص تغییر. تفاوت در این است که ارزش هدایت از اتصال معکوس، که در آن دستگاه تصحیح معمول "قفل شده"، آن را بالاتر از در مستقیم است. خواص باقی مانده به دیود تونل مطابقت دارد: عملکرد، کم از خود سر و صدا، توانایی به حالت مستقیم اجزای متغیر است.