Dispositiu semiconductor increïble - un díode túnel

Quan s'estudia el mecanisme de rectificació d' un AC en el lloc de contacte de dos ambients diferents - el semiconductor i el metall, s'ha plantejat la hipòtesi que es basa en l'anomenat efecte túnel de portadors de càrrega. No obstant això, en aquest moment (1932) el nivell de desenvolupament de la tecnologia de semiconductors no està permès confirmar la conjectura empíricament. Només en 1958, un científic japonès Esaki va poder confirmar de manera brillant, creant el primer díode túnel a la història. Gràcies a la seva increïble qualitat (per exemple, velocitat), aquest producte ha atret l'atenció dels especialistes en diversos camps tècnics. Val la pena per explicar que el díode - un dispositiu electrònic, que és una associació d'un sol cos de dos materials diferents que tenen diferents tipus de conductivitat. Per tant, el corrent elèctric pot fluir a través d'ella en una sola direcció. El canvi dels resultats de polaritat en el "tancament" del díode i augmentar la seva resistència. L'augment de la tensió condueix a una "ruptura".

Penseu com el díode túnel. rectificador Classic dispositiu semiconductor utilitza un vidre que té un nombre d'impureses no més de 10 a 17 (grau -3 centímetre). I ja que aquest paràmetre està directament relacionada amb el nombre de portadors de càrrega lliures, resulta que el passat no pot ser mai més dels límits especificats.

Hi ha una fórmula que permet determinar el gruix de la zona intermèdia (pn transició):

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

on Na i Nd - nombre de donants i acceptors ionitzats, respectivament; Pi - 3.1416; q - el valor de la càrrega de l'electró; O - voltatge aplicat; Uk - diferència en els potencials en la transició; I - valor de la constant dielèctrica.

Una conseqüència de la fórmula és el fet que per a una característica intensitat de camp clàssica pn díode transició baix i un gruix relativament gran. Que els electrons poden tenir una zona lliure, que necessiten energia extra (impartida des de l'exterior).

díodes túnel s'utilitzen en la seva construcció tals tipus de semiconductors, que alteren el contingut d'impureses a 10 a 20 graus (grau -3 centímetres), que és un ordre diferent dels clàssics. Això condueix a una dramàtica reducció en el gruix de la transició, el fort augment de la intensitat de camp a la regió pn i, en conseqüència, l'aparició de transició túnel en entrar a l'electró a la banda de valència no necessita energia addicional. Això passa perquè el nivell d'energia de les partícules no canvia amb la barrera de pas. El díode túnel es distingeix fàcilment de la normal de la seva característica de tensió-corrent. Aquest crea una mena d'onada en ell - resistència diferencial negativa. A causa d'aquest efecte túnel díodes són àmpliament utilitzats en dispositius d'alta freqüència (gruix bretxa pn reducció fa que un dispositiu d'aquest tipus una d'alta velocitat), equip de mesurament precís, generadors, i, per descomptat, els ordinadors.

Encara actual quan l'efecte túnel és capaç de fluir en les dues direccions, mitjançant la connexió directa de la tensió de díode en els augments de la zona de transició, el que redueix el nombre d'electrons capaços de pas de túnel. augment de la tensió condueix a la desaparició completa del corrent d'efecte túnel i l'efecte és només a difusa ordinària (com en el díode clàssic).

També hi ha un altre representant d'aquest tipus de dispositius - díode cap enrere. Representa el mateix díode túnel, però amb propietats alterades. La diferència és que el valor de conductivitat de la connexió inversa, en la qual el dispositiu rectificador usual "bloquejat", és més gran que en directe. Les propietats restants corresponen al díode túnel: rendiment, baixa auto-soroll, la capacitat per redreçar els elements mòbils.