Diody tunelowe – dioda tunelowa zastosowanie
Działanie i charakterystyka diody tunelowej:
Działanie diody tunelowej – dioda tunelowa (czasami nazywana diodą Esaki po jego wynalazku, Leo Esaki) jest dwuterminowym urządzeniem oporowym ujemnym, które można wykorzystać jako wzmacniacz, oscylator lub przełącznik.
Przypomnienie poprzednich pacjentów, że szerokość regionu wyważania na połączeniu PN zależy od gęstości domieszkowania materiału półprzewodnikowego.
Lekko domieszkowany materiał ma duży obszar wyczerpania, a wysoce domieszkowany materiał ma wąski obszar. Operacja diody tunelowej wykorzystuje bardzo silnie domieszkowany materiał półprzewodnikowy, dzięki czemu obszar wyczerpania jest wyjątkowo wąski. Zilustrowano to na rysunku 21-12 z trzema często używanymi symbolami diod tunelowych.
Obszar wyczerpania jest izolacją, ponieważ brakuje jej nośników i ogólnie nośniki obciążeniowe mogą je przekroczyć tylko wtedy, gdy zewnętrzne odchylenie jest wystarczająco duże, aby przezwyciężyć potencjał barierowy, ponieważ obszar wyczerpania w diodzie tunelowej jest tak wąski, że nie stanowi dużej bariery dla przepływu elektronów.
Dlatego małe przednie lub odwrócone stronniczość (nie wystarczająco duże, aby pokonać potencjał barierowy) może dać nośnikom wystarczającą energię, aby przekroczyć obszar wyczerpania. Kiedy tak się stanie, ładowni przewoźnicy będą tunelami przez barierę.
Gdy operacyjne połączenie diody tunelowej jest przeciwne (ujemne po stronie P, dodatnie po stronie N), występuje znaczny przepływ przepływu z powodu efektu tunelowania (elektrony poruszające się po stronie P po stronie N).
Nerkie poziomy napięcia odchylenia wytwarzają więcej tuneli i wyższy prąd odwrócony. Zatem, jak pokazano na ryc. 21-13, przeciwna cecha diody tunelowej jest liniowa, jak odporność.
Stronnicze stronnicze działanie diod tunelowych początkowo zachowuje się jako odwrócone stronnicze urządzenie. Tunelowanie elektroniczne występuje po stronie N, a prąd przedni (IF) nadal rośnie wraz ze wzrostem poziomów napięcia bezpośredniego (EF).
Wreszcie, osiągany jest najnowocześniejszy poziom, a następnie dodatkowy wzrost FE, faktycznie powoduje spadek spadku. (Zobacz charakterystykę wcześniej na ryc.
21-13.) Spadek, w którym, wraz ze wzrostem EF, trwa do momentu, aż normalny proces przepływu prądu przez stronnicze stronnicze połączenie zacznie przejmować, gdy napięcie stronniczości stanie się wystarczająco duże, aby przezwyciężyć potencjał barierowy.
Jeśli teraz zacznie rosnąć wraz ze wzrostem poziomów EF, to ostateczna część charakterystyki diody tunelowej jest podobna do zwykłej prijunkcji.
Kształt charakterystyki diod tunelowych można wyjaśnić pod względem diagramów pasma energii dla materiału półprzewodnikowego.
Charakterystyka i parametry:
Rozważ typowe charakterystyki diody tunelowej pokazane na ryc. 21-14. Prąd szczytowy (IP) i prąd doliny (IV) są łatwo zidentyfikowane na podstawowej cechach, takich jak maksymalne i minimalne poziomy, jeśli połączenie zostanie całkowicie stronnicze.
Napięcie CREST (VP) to poziom napięcia bezpośredniego (EF) odpowiadający IP, a napięcie doliny (VV) to poziom EF do IV. VF to bezpośredni spadek napięcia, gdy urządzenie jest całkowicie stronnicze.
Linia kropkowana u dołu przedniej funkcji pokazuje charakterystykę stronniczej diody w kierunku zwykłego przodu. Widzimy, że łączy to charakterystykę operacji diody tunelowej w miarę zbliżania się VF.
Po zastosowaniu napięcia do rezystancji prąd normalnie wzrasta wraz ze wzrostem zastosowanego napięcia. Pomiędzy IP i IV na charakterystyce diody tunelowej, jeśli naprawdę maleje wraz ze wzrostem EF.
Zatem ten region charakterystyki nazywa się regionem oporności ujemnej, a oporność ujemna (RD) diody tunelowej jest jego najważniejszą właściwością.
Wartość oporu ujemnego można określić jako wzajemność nachylenia charakterystyki w obszarze oporu ujemnego. Zgodnie z ryc. 21-14 rezystancja ujemna wynosi RD = δ VF / δ IF, a przewodnictwo ujemne wynosi GD = δ Si / δ VF.
Jeżeli RD jest mierzone w różnych punktach ujemnej części rezystancji charakterystyki, w każdym punkcie nieco zostaną uzyskane nieco inne wartości, ponieważ nachylenie nie jest stałe. W konsekwencji RD jest ogólnie określony w środku obszaru oporu ujemnego. Rysunek 21-15 zawiera typowe parametry diody tunelowej.
Jest to pokazane wcześniej niż przybliżenie linii prostej cechy diod można czasem wygodnie używać. W przypadku diody tunelowej cechy liniowe przez elementy można ogólnie zbudować na podstawie danych dostarczonych przez producenta urządzeń.