Tunel dioda je također poznata i kao Eskari dioda i to je visoko dopirani poluvodič koji je sposoban za vrlo brz rad. Leo Esaki izumio je tunelsku diodu u kolovozu 1957. Germanij se u osnovi koristi za izradu tunelskih dioda. Također se mogu izrađivati od galij-arsenida i silicijskih materijala. Zapravo se koriste u frekvencijskim detektorima i pretvaračima. Tunel dioda pokazuje negativan otpor u svom radnom opsegu. Stoga se može koristiti kao pojačalo , oscilatora i u bilo kojem sklopnom krugu.

Što je tunel dioda?

Tunel dioda je P-N spoj uređaj koji pokazuje negativni otpor. Kada je napon povećan, struja koja kroz njega teče smanjuje se. Djeluje na principu tunelskog efekta. Metal-izolator-metal (MIM) dioda je druga vrsta tunelske diode, ali čini se da je njezina sadašnja primjena ograničena na istraživačka okruženja zbog nasljedne osjetljivosti, a njezina se primjena smatra vrlo ograničenom na istraživačka okruženja. Postoji još jedna dioda koja se zove Dioda metal-izolator-izolator-metal (MIIM) koji uključuje dodatni izolacijski sloj. Tunelska dioda je dvokraki uređaj s poluvodičem n-tipa kao katodom i poluvodičem p-tipa kao anodom. Dioda tunela simbol kruga je kako je prikazano u nastavku.

Tunel dioda

Fenomen rada tunelske diode

Na temelju teorije klasične mehanike, čestica mora steći energiju koja je jednaka visini potencijalne energetske barijere, ako se mora pomicati s jedne strane barijere na drugu. Inače, energija se mora dovoditi iz nekog vanjskog izvora, tako da N-bočni elektroni spoja mogu preskočiti pregradu spoja da bi dosegli P-stranu spoja. Ako je barijera tanka, poput one u tunelskoj diodi, prema Schrodingerovoj jednadžbi podrazumijeva se velika vjerojatnost i tada će elektron prodrijeti kroz barijeru. Ovaj će se proces dogoditi bez ikakvih gubitaka energije od strane elektrona. Ponašanje kvantno-mehaničkog ukazuje na tuneliranje. Visoka nečistoća P-N spojni uređaji nazivaju se tunel-diodama. Fenomen tuneliranja pruža učinak većinskog nosača.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Gdje,

'E' je energija barijere,
'P' je vjerojatnost da čestica prijeđe barijeru,
‘W’ je širina pregrade

Izgradnja tunelske diode

Dioda ima keramičko tijelo i hermetički brtveni poklopac na vrhu. Mala limena točkica legirana je ili zalemljena u jako dopiranu kuglu gena n-tipa. Pelet je zalemljen na kontakt anode koji se koristi za odvođenje topline. Limena točka povezana je s katodnim kontaktom preko mrežaste mreže koja se koristi za smanjenje induktivitet .

Izgradnja tunelske diode

Djelovanje i njegove karakteristike

Rad tunelske diode uglavnom uključuje dvije metode pristranosti poput naprijed i natrag

Uvjet pristranosti naprijed

U uvjetima prednjeg prednapona, s povećanjem napona, tadašnja struja opada i tako postaje sve više neusklađena, poznata kao negativni otpor. Povećanje napona dovest će do toga da radi kao normalna dioda gdje provodenje elektrona putuje preko Dioda za spoj P-N . Regija negativnog otpora najvažnija je operativna regija za tunelsku diodu. Karakteristike tunel diode i normalne diode P-N spoja međusobno se razlikuju.

Uvjet obrnute pristranosti

U obrnutom stanju, tunelska dioda djeluje kao stražnja ili unatrag dioda. S pomakom nultog napona može djelovati kao brzi ispravljač. U obrnutom stanju pristranosti, prazna stanja na n-strani poravnala su se s ispunjenim stanjima na p-strani. U obrnutom smjeru, elektroni će se provući kroz potencijalnu barijeru. Zbog svojih visokih koncentracija dopinga, tunelska dioda djeluje kao izvrstan vodič.

Karakteristike tunel diode

Otpor prema naprijed je vrlo mali zbog svog učinka tuneliranja. Povećanje napona dovest će do povećanja struje dok ne dosegne vršnu struju. Ali ako se napon poveća iznad vršnog napona, struja će se automatski smanjiti. Ovo područje negativnog otpora prevladava do točke doline. Struja kroz diodu je minimalna u točki doline. Dioda tunela djeluje kao normalna dioda ako je izvan doline.

Trenutne komponente u diodi tunela

Ukupna struja tunelske diode navedena je u nastavku

Ja_t= Ja_napraviti+ Ja_dioda+ Ja_višak

Struja koja teče u tunelskoj diodi jednaka je struji koja teče u normalnoj PN spojnoj diodi koja je dana u nastavku

Ja_dioda= Ja_čini* (exp ( ? * V_t)) -1

Ja_čini - Obrnuta struja zasićenja

V_t - naponski ekvivalent temperature

V - Napon na diodi

the - Korekcijski faktor 1 za Ge i 2 za Si

Zbog parazitskog tuneliranja kroz nečistoće razvijat će se višak struje i to je dodatna struja pomoću koje se može odrediti točka doline. Struja tuneliranja je kako je dato u nastavku

Ja_napraviti= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Gdje, V₀ = 0,1 do 0,5 volti i m = 1 do 3

R₀ = Otpor tunel diode

Vršna struja, vršni napon tunelske diode

Vršni napon i vršna struja tunelske diode su maksimalni. Tipično za tunelsku diodu rezanje napona je više od vršnog napona. A višak struje i diodne struje može se smatrati zanemarivim.

Za minimalnu ili maksimalnu struju diode

V = V_vrh, od_napraviti/ dV = 0

(1 / R₀) * (exp (- (V / V₀)^m) - (m * (V / V₀)^m* exp (- (V / V₀)^m) = 0

“vrste izvora pogreške ”

Zatim, 1 - m * (V / V₀)^m= 0

Vpeak = ((1 / m)^{(1 / m)}) * V₀* exp (-1 / m)

Maksimalni negativni otpor tunelske diode

Negativni otpor malog signala dan je u nastavku

R_n= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1 - (m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Ako je dI / dV = 0, R_n je onda maksimum

(m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Ako V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} tada će biti maksimum, pa će jednadžba biti

(R._n)_maks= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Primjena tunelskih dioda

Zbog mehanizma tuneliranja koristi se kao prekidač ultra velike brzine.
Vrijeme prebacivanja je reda nanosekundi ili čak pikosekundi.
Zbog značajke trostruke vrijednosti krivulje iz trenutne struje, koristi se kao logički memorijski uređaj za pohranu.
Zbog izuzetno malog kapaciteta, induktivnosti i negativnog otpora koristi se kao mikrovalni oscilator na frekvenciji od oko 10 GHz.
Zbog svog negativnog otpora koristi se kao krug relaksacijskog oscilatora.

vrste tunelskih dioda

Prednosti tunel diode

Niska cijena
Niska razina buke
Jednostavnost rada
Velika brzina
Niska snaga
Neosjetljiv na nuklearna zračenja

Mane tunelske diode

Budući da je uređaj s dva terminala, ne pruža izolaciju između izlaznih i ulaznih krugova.
Raspon napona, kojim se može pravilno raditi u naponu od 1 volta ili manje.

Ovo je sve o Tunel dioda sklop s operacijama, shema sklopa i njegove primjene. Vjerujemo da su vam podaci dati u ovom članku korisni za bolje razumijevanje ovog projekta. Nadalje, bilo kakva pitanja u vezi s ovim člankom ili bilo kakva pomoć u provedbi električni i elektronički projekti , možete nam se slobodno obratiti povezivanjem u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koji je glavni princip efekta tuneliranja?

Foto bodovi: