O diodă tunel este, de asemenea, cunoscută sub numele de diodă Eskari și este un semiconductor foarte dopat, care este capabil să funcționeze foarte rapid. Leo Esaki a inventat dioda Tunel în august 1957. Materialul de germaniu este practic folosit pentru a produce diode tunel. De asemenea, pot fi fabricate din arsenură de galiu și materiale din siliciu. De fapt, acestea sunt utilizate în detectoare de frecvență și convertoare. Dioda Tunel prezintă rezistență negativă în domeniul lor de funcționare. Prin urmare, poate fi folosit ca un amplificator , oscilatoare și în orice circuit de comutare.

Ce este o diodă tunel?

Dioda tunel este Joncțiunea P-N dispozitiv care prezintă rezistență negativă. Când tensiunea este crescută, scade curentul care circulă prin ea. Funcționează pe principiul efectului de tunelare. Dioda metal-izolator-metal (MIM) este un alt tip de diodă tunel, dar aplicația sa actuală pare să fie limitată la mediile de cercetare datorită moștenirii sensibilităților, aplicațiile sale fiind considerate foarte limitate la mediile de cercetare. Mai este o diodă numită Diodă metal-izolator-izolator-metal (MIIM) care include un strat izolator suplimentar. Dioda tunel este un dispozitiv cu două terminale cu semiconductor de tip n ca catod și semiconductor de tip p ca anod. Dioda tunelului simbolul circuitului este așa cum se arată mai jos.

Diodă tunel

Fenomenul de lucru al diodei tunelului

Pe baza teoriei mecanicii clasice, o particulă trebuie să dobândească energie care este egală cu înălțimea barierei de energie potențială, dacă trebuie să se deplaseze de la o parte a barierei la cealaltă. În caz contrar, energia trebuie furnizată de la o sursă externă, astfel încât electronii cu latură N ai joncțiunii pot sări peste bariera de joncțiune pentru a ajunge în partea P a joncțiunii. Dacă bariera este subțire, cum ar fi în dioda tunel, conform ecuației Schrodinger implică că există o cantitate mare de probabilitate și atunci un electron va pătrunde prin barieră. Acest proces se va întâmpla fără pierderi de energie din partea electronului. Comportamentul mecanicii cuantice indică tunelarea. Înalta impuritate Dispozitive de joncțiune P-N sunt numite ca tunel-diode. Fenomenul de tunelare oferă un efect majoritar purtător.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Unde,

„E” este energia barierei,
„P” este probabilitatea ca particula să treacă bariera,
„W” este lățimea barierei

Construcția diodei tunelului

Dioda are un corp ceramic și un capac de etanșare ermetic deasupra. Un punct mic de tablă este aliat sau lipit pe o peletă puternic dopată de tip Ge n. Peleta este lipită la contactul cu anod care este utilizat pentru disiparea căldurii. Punctul de staniu este conectat la contactul catodic printr-un ecran de plasă este utilizat pentru a reduce inductanța .

Construcția diodei tunelului

Funcționarea și caracteristicile sale

Funcționarea diodei tunel include în principal două metode de polarizare, cum ar fi înainte și invers

Condiție de prejudecată înainte

În condiția de polarizare directă, pe măsură ce tensiunea crește, curentul scade și astfel devine din ce în ce mai nealiniat, cunoscut sub numele de rezistență negativă. O creștere a tensiunii va duce la funcționarea ca o diodă normală în care conducerea electronilor se deplasează peste Diodă de joncțiune P-N . Regiunea de rezistență negativă este cea mai importantă regiune de operare pentru o diodă Tunel. Caracteristicile diodei tunelului și ale diodei de joncțiune P-N normale sunt diferite între ele.

Condiție de polarizare inversă

În starea inversă, dioda tunel acționează ca o diodă înapoi sau o diodă înapoi. Cu o tensiune de compensare zero, poate acționa ca un redresor rapid. În starea de polarizare inversă, stările goale de pe partea n aliniate cu stările umplute de pe partea p. În direcția inversă, electronii vor tunela printr-o barieră de potențial. Datorită concentrațiilor sale mari de dopaj, dioda tunel acționează ca un conductor excelent.

Caracteristici ale diodei tunelului

Rezistența la înaintare este foarte mică datorită efectului său de tunelare. O creștere a tensiunii va duce la o creștere a curentului până când acesta atinge vârful curentului. Dar dacă tensiunea a crescut dincolo de tensiunea de vârf, atunci curentul va scădea automat. Această regiune de rezistență negativă prevalează până la punctul de vale. Curentul prin diodă este minim în punctul de vale. Dioda tunelului acționează ca o diodă normală dacă este dincolo de punctul de vale.

Componente curente într-o diodă tunel

Curentul total al unei diode tunel este dat mai jos

Eu_t= Eu_{a face}+ Eu_diodă+ Eu_exces

Curentul care curge în dioda tunel este același cu curentul care curge în dioda de joncțiune PN normală, care este dat mai jos

Eu_diodă= Eu_do* (exp ( ? * V_t)) -1

Eu_do - Curent invers de saturație

V_t - Tensiune echivalentă cu temperatura

V - Tensiune peste diodă

- Factorul de corecție 1 pentru Ge și 2 pentru Si

Datorită tunelării parazitare prin impurități, excesul de curent va fi dezvoltat și este un curent suplimentar prin care se poate determina punctul de vale. Curentul de tunelare este prezentat mai jos

Eu_{a face}= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Unde, V₀ = 0,1 până la 0,5 volți și m = 1 până la 3

R₀ = Rezistența diodei tunelului

Curent de vârf, tensiune de vârf a diodei tunelului

Tensiunea de vârf și curentul de vârf al unei diode tunel sunt maxime. De obicei, pentru o diodă Tunel, tăierea tensiunii este mai mare decât tensiunea de vârf. Iar excesul de curent și curentul diodei pot fi considerate neglijabile.

Pentru un curent de diodă minim sau maxim

V = V_vârf, de_{a face}/dV=0

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

“proiecte de panouri solare pentru școală ”

Apoi, 1 - m * (V / V₀)^m= 0

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

Rezistența negativă maximă a unei diode tunel

Rezistența negativă a unui semnal mic este dată mai jos

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

Dacă dI / dV = 0, R_n este maxim, atunci

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

Dacă V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} atunci va fi maxim, deci ecuația va fi

(R_n)_max= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Aplicații cu diode tunel

Datorită mecanismului de tunelare, este utilizat ca întrerupător de viteză ultra mare.
Timpul de comutare este de ordinul nanosecundelor sau chiar al picosecundelor.
Datorită caracteristicii triplă a curbei sale față de curent, este utilizată ca dispozitiv de stocare a memoriei logice.
Datorită capacității, inductanței și rezistenței negative extrem de mici, este utilizat ca oscilator cu microunde la o frecvență de aproximativ 10 GHz.
Datorită rezistenței sale negative, este utilizat ca circuit oscilator de relaxare.

tipuri de diode tunel

Avantajele diodei tunel

Cost scăzut
Zgomot redus
Ușurința de funcționare
Viteza mare
Putere redusă
Insensibil la radiațiile nucleare

Dezavantaje ale diodei tunel

Fiind un dispozitiv cu două terminale, nu oferă nicio izolare între circuitele de ieșire și de intrare.
Gama de tensiune, care poate fi acționată corect la 1 volt sau mai puțin.

Aici este vorba despre Diodă tunel circuit cu operațiuni, schema de circuit și aplicațiile sale. Credem că informațiile furnizate în acest articol vă sunt utile pentru o mai bună înțelegere a acestui proiect. În plus, orice întrebări referitoare la acest articol sau orice ajutor în implementarea proiecte electrice și electronice , vă puteți simți liber să ne contactați conectându-vă în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., care este principiul principal al efectului de tunelare?

Credite foto: