Tunneldiode
Betrieb und Eigenschaften der Tunneldiode:
Betrieb der Tunneldiode – Eine Tunneldiode (manchmal als Esaki -Diode nach seinem Erfinder, Leo Esaki bezeichnet) ist ein zwei terminales negatives Widerstandsgerät, das als Verstärker, Oszillator oder Schalter verwendet werden kann.
Die Erinnerung an frühere Probanden, dass die Breite der Deplétionsregion an einer PN -Verbindung von der Dopingdichte des Halbleitermaterials abhängt.
Das leicht dotierte Material hat eine große Erschöpfungsregion, während das hoch dotierte Material einen schmalen Bereich hat. Ein Tunneldiodenbetrieb verwendet ein sehr stark dotiertes Halbleitermaterial, so dass der Verarmungsbereich extrem eng ist. Dies ist in Abbildung 21-12 mit drei häufig verwendeten Tunneldiodensymbolen dargestellt.
Die Verarmungsregion ist eine Isolierung, da sie keine Träger fehlen und im Allgemeinen Lastträger sie nur dann überqueren können, wenn die externe Vorspannung groß genug ist, um das Barrierepotential zu überwinden, da der Erschöpfungsbereich in einer Tunneldiode so eng ist, dass sie keine große Barriere zum Elektronenfluss darstellt.
Daher kann eine kleine Front- oder umgekehrte Vorspannung (nicht groß genug, um das Barrierepotential zu überwinden) Lastträger ausreichend Energie, um den Verarmungsbereich zu überqueren. In diesem Fall wären das Ladungsträger Tunnel durch die Barriere.
Wenn eine Betriebsübergang der Tunneldiode entgegengesetzt ist (negativ auf der P -Seite, positiv auf der N -Seite), tritt aufgrund des Tunneleffekts ein wesentlicher Durchfluss auf (Elektronen, die sich auf der P -Seite zur N -Seite bewegen).
Umgekehrte Vorspannungsspannungen erzeugen mehr Tunnel und einen höheren umgekehrten Strom. Wie in Abbildung 21-13 gezeigt, ist die entgegengesetzte Eigenschaft einer Tunneldiode linear wie die des Widerstands.
Ein verzerrter Tunneldiodenbetrieb verhält sich zunächst als umgekehrtes vorgespanntes Gerät. Der elektronische Tunneln tritt auf der N -Seite auf Seite, und der Vorderstrom (IF) steigt mit zunehmender Direktspannungsniveaus (EF) weiter an.
Schließlich wird ein Speisepegel erreicht, dann führt ein zusätzlicher Anstieg der FE zu einer Abnahme der Abnahme. (Siehe das Merkmal zuvor in Abb.
21-13.) Die Abnahme der IF mit zunehmender EF wird fortgesetzt, bis der normale Prozess des Stromflusses durch eine verzerrte Verbesserung beginnt, wenn die Verzerrungsspannung groß genug wird, um das Barrierepotential zu überwinden.
Wenn nun mit zunehmender EF -Werte zunimmt, ist der letzte Teil der Merkmale der Tunneldiode dem für eine gewöhnliche Prijunktion ähnlich.
Die Form der Eigenschaften von Tunneldioden kann in Bezug auf Energiebanddiagramme für Halbleitermaterial erklärt werden.
Eigenschaften und Parameter:
Betrachten Sie die in Abb. 21-14 gezeigten typischen Tunneldiodeneigenschaften. Der Spitzenstrom (IP) und der Strom des Tals (IV) sind leicht an den direkten Merkmalen zu identifizieren, wie z. B. die maximalen und minimalen Niveaus von If, bevor die Verbindung vollständig vorgespannt ist.
Crest Spannung (VP) ist das Direktvorteil (EF), das IP entspricht, und die Spannung des Tals (VV) ist die Stufe EF auf IV. VF ist der direkte Spannungsabfall, wenn das Gerät vollständig vorgespannt ist.
Die gepunktete Linie am unteren Rand des vorderen Merkmals zeigt die Eigenschaft einer vorgespannten Diode in Richtung der gewöhnlichen Front. Wir sehen, dass dies dem Merkmal des Tunneldiodenbetriebs verbindet, wenn sich der VF nähert.
Wenn eine Spannung auf einen Widerstand angewendet wird, steigt der Strom normalerweise mit zunehmender angelegter Spannung. Zwischen IP und IV auf der Merkmale der Tunneldiode, wenn sie mit zunehmender EF wirklich abnimmt.
Somit wird diese Region des Merkmals als Region des negativen Widerstands bezeichnet, und der negative Widerstand (RD) der Tunneldiode ist die wichtigste Eigenschaft.
Der negative Widerstandswert kann als Gegenstand der Steigung des Merkmals im Bereich des negativen Widerstands bestimmt werden. Gemäß Abbildung 21-14 ist der negative Widerstand rd = Δ vf / δ if und die negative Leitfähigkeit ist GD = δ Si / δ VF.
Wenn die RD an verschiedenen Punkten des negativen Widerstandsteils der Eigenschaften gemessen wird, werden an jedem Punkt leicht unterschiedliche Werte erhalten, da die Steigung nicht konstant ist. Infolgedessen ist die RD im Allgemeinen im Zentrum des Bereichs des negativen Widerstands angegeben. In Abbildung 21-15 sind die typischen Tunneldiodenparameter aufgeführt.
Es wird früher als eine gerade Linienannäherung der Eigenschaften der Dioden gezeigt, die manchmal bequem verwendet werden können. Für eine Tunneldiode können die linearen Eigenschaften nach Teilen im Allgemeinen aus den vom Hersteller von Geräten bereitgestellten Daten erstellt werden.