Tunelska dioda je znana tudi kot Eskari dioda in je visoko dopiran polprevodnik, ki lahko deluje zelo hitro. Leo Esaki je tunelsko diodo izumil avgusta 1957. Germanij se v osnovi uporablja za izdelavo tunelskih diod. Izdelane so lahko tudi iz galijevega arzenida in silicijevih materialov. Pravzaprav se uporabljajo v frekvenčnih detektorjih in pretvornikih. Tunelska dioda kaže negativno upornost v svojem območju delovanja. Zato se lahko uporablja kot ojačevalnik , oscilatorji in v vseh stikalnih tokokrogih.

Kaj je tunelska dioda?

Tunelska dioda je Križišče P-N naprava, ki ima negativno odpornost. Ko se napetost poveča, se tok, ki teče skozi njo, zmanjša. Deluje po principu predora. Metal-izolator-kovinska (MIM) dioda je druga vrsta tunelske diode, vendar se zdi, da je njena današnja uporaba zaradi podedovane občutljivosti omejena na raziskovalna okolja, njene aplikacije pa so zelo omejene na raziskovalna okolja. Obstaja še ena dioda, imenovana Dioda Metal-Izolator-Izolator-Kovina (MIIM) ki vključuje dodaten izolacijski sloj. Tunelska dioda je dvokončna naprava s polprevodnikom tipa n kot katodo in polprevodnikom tipa p kot anodo. Tunelska dioda simbol vezja je prikazano spodaj.

Predorska dioda

Delovni fenomen tunelske diode

Na podlagi teorije klasične mehanike mora delec pridobiti energijo, ki je enaka višini pregrade potencialne energije, če se mora premakniti z ene strani pregrade na drugo. V nasprotnem primeru je treba energijo dovajati iz nekega zunanjega vira, zato lahko N-stranski elektroni stičišča preskočijo pregrado stičišča, da dosežejo stran P stika. Če je pregrada tanka, na primer v tunelski diodi, Schrodingerjeva enačba pomeni, da obstaja velika verjetnost, nato pa bo elektron prodrl skozi pregrado. Ta postopek se bo zgodil brez izgube energije s strani elektrona. Obnašanje kvantne mehanike kaže na predore. Visoka nečistoča Napetostne naprave P-N se imenujejo tunelske diode. Pojav tuneliranja zagotavlja učinek večinskega nosilca.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Kje,

'E' je energija pregrade,
'P' je verjetnost, da delci prečkajo pregrado,
„W“ je širina pregrade

Gradnja predorske diode

Dioda ima keramično ohišje in na vrhu hermetično zatesnjen pokrov. Majhna kositrna pika je legirana ali spajkana na močno dopiran pelet n-tipa Ge. Pelet je spajkan na anodni kontakt, ki se uporablja za odvajanje toplote. Kositrna pika je s pomočjo mrežastega zaslona povezana s katodnim kontaktom, ki se uporablja za zmanjšanje induktivnost .

Gradnja predorske diode

Delovanje in njegove značilnosti

Delovanje tunelske diode vključuje v glavnem dve pristranski metodi, kot sta naprej in nazaj

Pogoj pristranskosti naprej

V pogoju prednapetosti z naraščanjem napetosti se tok zmanjša in tako postaja vse bolj neusklajen, znan kot negativni upor. Povečanje napetosti bo povzročilo delovanje kot običajna dioda, kjer prevodnost elektronov potuje čez P-N spojna dioda . Območje negativnega upora je najpomembnejše območje delovanja tunelske diode. Karakteristike tunelske diode in običajne diode P-N spoja se med seboj razlikujejo.

Pogoj povratne pristranskosti

V obratnem stanju tunelska dioda deluje kot zadnja ali nazaj. Z ničelno odmično napetostjo lahko deluje kot hitri usmernik. V pogoju obratne pristranskosti so se prazna stanja na strani n poravnala z zapolnjenimi stanji na strani p. V obratni smeri se bodo elektroni tuneli skozi potencialno pregrado. Zaradi visokih koncentracij dopinga tunelska dioda deluje kot odličen prevodnik.

Značilnosti tunelskih diod

Odpornost naprej je zelo majhna zaradi učinka tuneliranja. Povečanje napetosti bo vodilo do povečanja toka, dokler ne doseže največjega toka. Če pa se napetost poveča nad najvišjo napetost, se bo tok samodejno zmanjšal. Ta negativna odporna regija prevladuje do dolinske točke. Tok skozi diodo je v točki doline minimalen. Tunelska dioda deluje kot običajna dioda, če je izven doline.

Trenutne komponente v predorski diodi

Skupni tok tunelske diode je naveden spodaj

jaz_t= Jaz_narediti+ Jaz_dioda+ Jaz_presežek

Tok, ki teče v tunelski diodi, je enak toku, ki teče v običajni PN-spojni diodi, ki je podan spodaj

jaz_dioda= Jaz_naredi* (exp ( ? * V._t)) -1

jaz_naredi - Povratni nasičeni tok

V_t - Napetostni ekvivalent temperature

V - Napetost na diodi

- korekcijski faktor 1 za Ge in 2 za Si

Zaradi parazitskega tuneliranja skozi nečistoče se bo razvil presežek toka in je dodaten tok, s katerim je mogoče določiti dolinsko točko. Tok tunelov je, kot je prikazano spodaj

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

Kje, V₀ = 0,1 do 0,5 voltov in m = 1 do 3

R₀ = Upornost tunelske diode

Najvišji tok, največja napetost predorske diode

Najvišja napetost in največji tok tunelske diode sta največja. Značilno za tunelsko diodo je zmanjšanje napetosti več kot največja napetost. In presežni tok in diodni tok lahko štejemo za zanemarljiv.

Za najmanjši ali največji tok diode

V = V_vrhunec, od_narediti/ dV = 0

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

“za kaj se uporablja ampermeter ”

Nato 1 - m * (V / V₀)^m= 0

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

Največja negativna odpornost tunelske diode

Negativni upor majhnega signala je podan spodaj

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

Če je dI / dV = 0, R_n je potem največ

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

Če V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} potem bo največ, tako da bo enačba

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

Aplikacije za tunelske diode

Zaradi tunelskega mehanizma se uporablja kot ultra hitro stikalo.
Čas preklopa je v nanosekundah ali celo pikosekundah.
Zaradi trojno ovrednotene značilnosti svoje krivulje glede na tok se uporablja kot logična pomnilniška naprava.
Zaradi izredno majhne kapacitivnosti, induktivnosti in negativnega upora se uporablja kot mikrovalovni oscilator pri frekvenci približno 10 GHz.
Zaradi negativne odpornosti se uporablja kot sprostitveni oscilator.

vrste tunelskih diod

Prednosti tunelske diode

Poceni
Nizka raven hrupa
Enostavnost delovanja
Visoka hitrost
Nizka moč
Neobčutljiv na jedrska sevanja

Slabosti tunelske diode

Ker je naprava z dvema priključkoma, ne zagotavlja nobene izolacije med izhodnimi in vhodnimi tokokrogi.
Napetostno območje, ki ga lahko pravilno upravljate z napetostjo 1 volt ali manj.

To je vse o Predorska dioda vezje z operacijami, diagram vezja in njegove uporabe. Menimo, da so informacije v tem članku koristne za boljše razumevanje tega projekta. Poleg tega kakršna koli vprašanja v zvezi s tem člankom ali kakršna koli pomoč pri izvajanju električni in elektronski projekti , se lahko obrnete na nas, tako da se povežete v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je glavno načelo učinka tuneliranja?

Zasluge za fotografije: