Kamangha-manghang semiconductor aparato - isang tunnel diode

Kapag pag-aaral ang mekanismo ng rectifying isang AC sa site ng contact ng dalawang iba't ibang mga kapaligiran - ang semiconductor at ang metal, ito ay hypothesized na ito ay batay sa tinaguriang tunneling walang bayad carrier. Gayunpaman, sa oras na iyon (1932) sa antas ng pag-unlad ng semiconductor teknolohiya ay hindi pinahihintulutan upang kumpirmahin ang haka-haka empirically. Lamang noong 1958, isang Japanese scientist Esaki nagawang kumpirmahin ito brilliantly, paglikha ng unang tunnel diode sa kasaysayan. Salamat sa kanyang kahanga-hangang kalidad (eg, bilis), ang produktong ito ay nakahimok ng pansin ng mga espesyalista sa iba't-ibang mga teknikal na mga patlang. Ito ay nagkakahalaga upang ipaliwanag na ang diode - isang elektronikong aparato, na kung saan ay isang samahan ng isang solong katawan ng dalawang magkaibang mga materyales pagkakaroon ng iba't ibang mga uri ng koryente. Samakatuwid, electric kasalukuyang maaaring dumaloy sa pamamagitan nito sa isang direksyon lamang. Ang pagbabago ng mga resulta polarity in "pagsasara" ng diode at dagdagan ang paglaban. Pagtaas ng boltahe humahantong sa isang "breakdown".

Isaalang-alang kung paano ang tunnel diode. Classic rectifier aparato semiconductor ay gumagamit ng isang kristal pagkakaroon ng isang bilang ng mga impurities hindi hihigit sa 10 sa 17 na antas (degree -3 centimeter). At dahil ang parameter na ito ay direktang may kaugnayan sa bilang ng mga libreng singil carrier, ito ay lumiliko out na ang nakalipas ay hindi kailanman maaaring maging mas kaysa sa tinukoy na hangganan.

May ay isang formula na nagbibigay-daan upang matukoy ang kapal ng intermediate zone (transition pn):

L = ((E * (Uk-U)) / (2 * PI * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1,050,000,

kung saan Na at nd - bilang ng ionized donor at acceptors, ayon sa pagkakabanggit; Pi - 3.1416; q - ang halaga ng singil electron; U - inilapat boltahe; Uk - pagkakaiba sa potensyal sa paglipat; E - halaga ng dielectric constant.

Isang kalalabasan ng formula ay ang katunayan na ang para sa isang classical pn paglipat diode katangi mababang field lakas at isang medyo malaking kapal. Iyon electron ay maaaring makakuha ng isang libreng zone, kailangan nila ng dagdag na enerhiya (imparted mula sa labas).

Tunnel diodes ay ginagamit sa kanilang mga construction tulad uri ng Semiconductors, na baguhin ang nilalaman karumihan sa 10 hanggang 20 na antas (degree -3 sentimetro), na kung saan ay isang pagkakasunod-sunod naiiba mula sa classical sa buhay. Ito ay humantong sa isang dramatic na pagbabawas sa kapal ng transition, ang matalim na pagtaas sa parang intensity sa pn rehiyon at, dahil dito, pangyayari ng tunnel transition kapag nagpapasok ng mga electron sa valence band ay hindi kailangan ng karagdagang enerhiya. Ito ay nangyayari dahil ang antas ng enerhiya ng mga particle ay hindi nagbabago sa pagdaan barrier. Ang tunnel diode ay madaling nakikilala mula sa normal ng kanyang volt-amper katangian. Ang epektong ito ay lumilikha ng isang uri ng pag-akyat sa mga ito - mga negatibong kaugalian paglaban. Dahil sa tunneling na ito diodes ay malawakang ginagamit sa mataas na dalas aparato (kapal pagbabawas pn gap gumagawa ng tulad ng isang aparato high-speed), tumpak na pagsukat kagamitan, generators, at, siyempre, mga computer.

Kahit na kasalukuyang kapag ang tunel epekto ay magagawang dumaloy sa parehong direksyon, sa pamamagitan ng SLEX connector diode tensyon sa pagtaas ng transition zone, pagbabawas ng bilang ng mga electron na may kakayahang tunneling talata. boltahe pagtaas humahantong sa kumpletong paglaho ng tunneling kasalukuyang at ang epekto ay lamang sa ordinaryong nagkakalat ng (tulad ng sa klasikong diode).

Mayroon ding isa pang kinatawan ng naturang mga aparato - paatras diode. Kumakatawan ito sa parehong tunnel diode, ngunit may binago properties. Ang pagkakaiba ay na ang kondaktibiti halaga ng reverse koneksyon, na kung saan ang karaniwang rectifying device "naka-lock", ito ay mas mataas kaysa sa direct. Ang natitirang mga pag-aari ay tumutugma sa mga tunnel diode: pagganap, mababa ang self-ingay, ang kakayahan upang ituwid ang mga variable na mga bahagi.