Mirinda mekanismo semiconductor - tunelon diodo

Kiam studas la mekanismon de rectifying alterna en la loko de kontakto de du malsamaj medioj - la semiconductores kaj la metalo, ĝi estis hipotezis ke ĝi baziĝas sur tiel nomataj tunelado de portantoj de ŝarĝo. Tamen, tiutempe (1932) la nivelo de evoluo de semikonduktaĵo teknologio ne rajtas konfirmi la konjekto empirie. Nur en 1958, japana sciencisto Esaki povis konfirmi ĝin brile, kreante la unua tunelo diodo en la historio. Danke al lia mirinda kvalito (ekz rapido), ĉi tiu produkto altiris la atenton de specialistoj en diversaj teknikaj kampoj. Ĝi valoras klarigi ke la diodo - elektronika aparato, kiu estas asocio de sola korpo de du malsamaj materialoj havas malsamajn tipojn de konduktiveco. Tial, elektra kurento povas flui tra ĝi en unu direkto nur. Ŝanĝi la polaridad rezultigas "fermi" de la diodo kaj pliigi lian reziston. Pliigante la tensio kondukas al "rompo".

Rigardu la tunelon diodo. Klasika rektifilo mekanismo semiconductor uzas kristalo havanta kelkaj malpuraĵoj ne pli ol 10 en 17 grado (grado -3 centimetro). Kaj ĉar ĉi tiu parametro estas rekte rilatita al la kvanto de libera zorge portantoj, ĝi rezultas ke la pasinteco neniam povas esti pli ol la precizigita limoj.

Tie estas formulo kiu permesas determini la dikecon de la meza zono (transiro pn):

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

kie Na kaj Nd - nombro de jonigitaj donacantoj kaj aceptores, respektive; Pi - 3.1416; q - la valoro de la elektrono zorge; U - aplikata tensio; Uk - diferenco potencialoj ĉe la transiro; E - valoro de la konstanta dieléctrica.

Konsekvenco de la formulo estas la fakto ke dum kelka klasika pn transiro diodo karakteriza malalta kampo forton kaj relative granda dikeco. Tio elektronoj povas akiri liberan zonon, ili bezonas kroman energion (donata de ekstere).

Tunelo diodoj estas uzataj en lia konstruo tiaj tipoj de semiconductores, kiu ŝanĝi la malpureco kontenta 10 ĝis 20 grado (grado -3 centimetroj), kiu estas malsama ordo al la klasika ones. Tio kondukas al drama redukto de la dikeco de la transiro, la akra kampajn intenseco en la pn regiono kaj, konsekvence, aperon de tunelo transiro al la eniri al la elektrono al la valenta bendo ne bezonas plian energion. Tiu okazas ĉar la energinivelo de la partikloj ne ŝanĝas kun la paŝo baro. La tunelo diodo estas facile distingita de la normala de ĝia volto-amperoj karakteriza. Tiu efiko kreas ian ondadon sur ĝi - negativa diferenciala rezistanco. Pro tiu tunelo diodoj vaste uzita en alta ofteco aparatoj (dikeco redukto pn breĉo faras tia aparato altrapida), preciza mezurado ekipaĵo, generatoroj, kaj, kompreneble, komputiloj.

Kvankam nuna kiam la efekto tunelo povas flui en ambaŭ direktoj, de rekte konektanta la diodo streĉiĝon en la transiro zono pliigas, reduktante la numero de elektronoj kapablas tunelado koridoro. tensio kresko kondukas al la kompleta malapero de la tunelo nuna kaj la efiko estas nur ordinara difusa (kiel en la klasika diodo).

Estas ankaŭ alia reprezentanto de tiaj aparatoj - dorsdirekte diodo. Ĝi reprezentas la saman tunelon diodo, sed kun ŝanĝita ecoj. La diferenco estas ke la conductividad valoro de la inversa ligo, en kiu la kutimaj rectifying aparato "ŝlosita", estas pli alta ol en rekta. La ceteraj ecoj respondas al la tunelo diodo: efikeco, malalta mem-bruo, la kapablon rektigi la variablo komponantojn.