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dispositivo semicondutor surpreendente – um diodo túnel

Ao estudar o mecanismo de corrigir um AC no local de contacto de dois ambientes diferentes – de semicondutores eo metal, foi levantada a hipótese de que ele é baseado em chamado tunelamento de portadores de carga. No entanto, na época (1932) o nível de desenvolvimento da tecnologia de semicondutores não é permitido para confirmar a conjectura empiricamente. Apenas em 1958, um cientista japonês Esaki foi capaz de confirmar de forma brilhante, criando o primeiro diodo túnel na história. Graças à sua incrível qualidade (por exemplo, a velocidade), este produto tem atraído a atenção de especialistas em vários campos técnicos. Vale a pena para explicar que o diodo – um dispositivo electrónico, que é uma associação de um único corpo de dois materiais diferentes tendo diferentes tipos de condutividade. Portanto, a corrente eléctrica pode fluir através dele em apenas uma direcção. Alterando os resultados de polaridade em "fecho" do diodo e aumentar a sua resistência. Aumentando a tensão leva a um "colapso".

Considere como o diodo túnel. retificador clássico dispositivo semicondutor utiliza um cristal possuindo um número de impurezas não mais do que 10 a 17 grau (grau -3 centímetros). E uma vez que este parâmetro está diretamente relacionada com o número de portadores de carga livres, verifica-se que o passado nunca pode ser mais do que os limites especificados.

Há uma fórmula que permite determinar a espessura da zona intermediária (pn transição):

L = ((E * (Ru-L)) / (2 * pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1050000,

em que Na e Nd – número de doadores e aceitadores ionizados, respectivamente; Pi – 3,1416; q – o valor da carga do elétron; L – tensão aplicada; Uk – diferença de potencial na transição; E – valor da constante dielétrica.

Uma consequência da fórmula é o facto de que para um diodo PN transição característica de baixa intensidade de campo clássica e uma espessura relativamente grande. Que os elétrons podem ter uma zona livre, eles precisam de energia extra (transmitida do exterior).

diodos túnel são utilizados na sua construção tais tipos de semicondutores, que alteram o teor de impureza de 10 a 20 grau (grau -3 centímetros), o qual é uma ordem diferente dos clássicos. Isto leva a uma redução dramática na espessura da transição, o aumento acentuado da intensidade do campo na região de pn e, consequentemente, a ocorrência da transição túnel ao entrar no electrões para a banda de valência não necessita de energia adicional. Isso ocorre porque o nível de energia das partículas não muda com a barreira de passagem. O diodo túnel é facilmente distinguido do normal da sua característica voltampere. Este efeito cria uma espécie de onda sobre ele – resistência diferencial negativa. Devido a este encapsulamento diodos são amplamente utilizados em dispositivos de alta-frequência (lacuna pn redução de espessura torna um tal dispositivo de alta velocidade), equipamento de medição preciso, geradores, e, é claro, computadores.

Embora a corrente quando o efeito de túnel é capaz de fluir em ambas as direcções, ligando directamente a tensão de diodo na zona de transição aumenta, reduzindo o número de electrões capazes de passagem de encapsulamento. aumento de tensão conduz ao desaparecimento completo da corrente de penetração e o efeito é apenas em comum difusa (como no diodo clássico).

Há também um outro representativa de tais dispositivos – diodo para trás. Ela representa a mesma diodo túnel, mas com propriedades alteradas. A diferença é que o valor da condutividade da ligação inversa, em que o dispositivo de rectificação habitual "bloqueada", isto é maior do que em directo. As propriedades restantes correspondem ao diodo túnel: desempenho, baixa auto-ruído, a capacidade para endireitar os elementos móveis.