dispositivo semiconductor increíble – un diodo túnel

Cuando se estudia el mecanismo de rectificación de un AC en el sitio de contacto de dos ambientes diferentes – el semiconductor y el metal, se ha planteado la hipótesis de que se basa en el llamado efecto túnel de portadores de carga. Sin embargo, en ese momento (1932) el nivel de desarrollo de la tecnología de semiconductores no está permitido confirmar la conjetura empíricamente. Sólo en 1958, un científico japonés Esaki pudo confirmar de manera brillante, creando el primer diodo túnel en la historia. Gracias a su increíble calidad (por ejemplo, velocidad), este producto ha atraído la atención de los especialistas en diversos campos técnicos. Vale la pena para explicar que el diodo – un dispositivo electrónico, que es una asociación de un solo cuerpo de dos materiales diferentes que tienen diferentes tipos de conductividad. Por lo tanto, la corriente eléctrica puede fluir a través de ella en una sola dirección. El cambio de los resultados de polaridad en el "cierre" del diodo y aumentar su resistencia. El aumento de la tensión conduce a una "ruptura".

Considere cómo el diodo túnel. rectificador Classic dispositivo semiconductor utiliza un cristal que tiene un número de impurezas no más de 10 a 17 (grado -3 centímetro). Y puesto que este parámetro está directamente relacionada con el número de portadores de carga libres, resulta que el pasado no puede ser nunca más de los límites especificados.

Hay una fórmula que permite determinar el espesor de la zona intermedia (pn transición):

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

donde Na y Nd – número de donantes y aceptores ionizados, respectivamente; Pi – 3.1416; q – el valor de la carga del electrón; U – voltaje aplicado; Uk – diferencia en los potenciales en la transición; E – valor de la constante dieléctrica.

Una consecuencia de la fórmula es el hecho de que para una característica intensidad de campo clásica pn diodo transición bajo y un espesor relativamente grande. Que los electrones pueden tener una zona libre, que necesitan energía extra (impartida desde el exterior).

diodos túnel se utilizan en su construcción tales tipos de semiconductores, que alteran el contenido de impurezas a 10 a 20 grados (grado -3 centímetros), que es un orden diferente de los clásicos. Esto conduce a una dramática reducción en el espesor de la transición, el fuerte aumento de la intensidad de campo en la región pn y, en consecuencia, la aparición de transición túnel al entrar en el electrón a la banda de valencia no necesita energía adicional. Esto ocurre porque el nivel de energía de las partículas no cambia con la barrera de paso. El diodo túnel se distingue fácilmente de la normal de su característica de tensión-corriente. Este efecto crea una especie de oleada en él – resistencia diferencial negativa. Debido a este efecto túnel diodos son ampliamente utilizados en dispositivos de alta frecuencia (espesor brecha pn reducción hace que un dispositivo de este tipo una de alta velocidad), equipo de medición precisa, generadores, y, por supuesto, los ordenadores.

Aunque actual cuando el efecto túnel es capaz de fluir en ambas direcciones, mediante la conexión directa de la tensión de diodo en los aumentos de la zona de transición, lo que reduce el número de electrones capaces de paso de túnel. aumento de la tensión conduce a la desaparición completa de la corriente de efecto túnel y el efecto es sólo en difusa ordinaria (como en el diodo clásico).

También hay otro representante de este tipo de dispositivos – diodo hacia atrás. Representa el mismo diodo túnel, pero con propiedades alteradas. La diferencia es que el valor de conductividad de la conexión reversa, en la que el dispositivo rectificador usual "bloqueado", es mayor que en directo. Las propiedades restantes corresponden al diodo túnel: rendimiento, baja auto-ruido, la capacidad para enderezar los elementos móviles.