Utrolig halvlederanordning - en tunnel-diode

Ved å studere mekanismen for å likerette en vekselstrøm ved kontaktstedet av to forskjellige omgivelser - halvlederen og metallet, er det blitt foreslått at det er basert på såkalt tunnelering av ladningsbærere. Men på den tiden (1932) nivået av utviklingen av halvlederteknologi er ikke tillatt å bekrefte formodning empirisk. Bare i 1958, en japansk forsker Esaki var i stand til å bekrefte det briljant, skaper den første tunnelen diode i historien. Takket være sin fantastisk kvalitet (f.eks hastighet), har dette produktet tiltrukket seg oppmerksomheten til spesialister på ulike fagfelt. Det er verdt å forklare at dioden - en elektronisk enhet, som er en sammensetning av et enkelt legeme med to forskjellige materialer med forskjellige typer ledningsevne. Derfor kan elektrisk strøm strømme gjennom den i kun en retning. Endring av polariteten resulterer i "lukking" av dioden og øke dens motstand. Øke spenningen fører til en "sammenbrudd".

Vurdere hvordan tunnelen diode. Klassisk likerhalvlederanordning benytter en krystall som har et antall urenheter ikke mer enn 10 til 17 grader (grader -3 centimeter). Og siden denne parameteren er direkte relatert til antall frie ladningsbærere, viser det seg at fortiden aldri kan være mer enn de angitte grensene.

Det er en formel som gjør det mulig å bestemme tykkelsen av den mellomliggende sone (overgang pn):

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

hvor Na og Nd - antallet av ioniserte givere og akseptorer, henholdsvis; Pi - 3,1416; q - verdien for elektron ladning; U - påtrykt spenning; Uk - forskjell i potensialene ved overgangen; E - verdi av den dielektriske konstant.

En konsekvens av formelen er det faktum at for en klassisk pn-overgang-diode karakteristisk lav feltstyrke og en forholdsvis stor tykkelse. At elektroner kan få en frisone, de trenger ekstra energi (formidles fra utsiden).

Tunnel dioder er brukt under konstruksjonen av slike typer halvledere, som endrer forurensningsinnholdet til 10 til 20 grader (grader -3 centimeter), som er en rekkefølge forskjellig fra de klassiske. Dette fører til en dramatisk reduksjon i tykkelsen av overgangen, den kraftige økning av feltstyrken i den pn-regionen, og følgelig forekomsten av tunnel overgang når inn elektronvalensbåndet ikke behøver ekstra energi. Dette skjer fordi den energinivået til partiklene ikke forandrer seg med passeringen barriere. Tunnelen diode er lett skilles fra det normale av sin volt-ampere-karakteristikk. Denne effekten skaper en type av bølge på det - negativ differensialmotstand. På grunn av denne tunnele dioder er mye brukt i høyfrekvente enheter (tykkelsesreduksjon pn gap gjør en slik anordning en høy-hastighet), nøyaktig måleutstyr, generatorer, og, selvfølgelig, datamaskiner.

Selv om aktuell når tunnelen virkning er i stand til å strømme i begge retninger, ved å koble dioden spenninger i overgangssonen øker, noe som reduserer antallet elektroner som er i stand til tunneling passasje. spenningsøkningen fører til fullstendig forsvinning av tunnelstrøm og effekten er kun på vanlig diffust (som i den klassiske diode).

Det er også en annen representativ for slike enheter - bakover diode. Det representerer den samme tunnelen diode, men med endrede egenskaper. Forskjellen er at ledningsevnen verdien av den reverserte forbindelse, i hvilken den vanlige likeretteranordningen "låst", er det høyere enn i direkte. De øvrige egenskaper tilsvarer den tunnel-dioden: ytelse, lav egenstøy, evnen til å rette de variable komponenter.