Az alagútdiódát Eskari diódának is nevezik, és ez egy nagyon adalékolt félvezető, amely nagyon gyors működésre képes. Leo Esaki 1957 augusztusában találta fel az alagút diódát. A germánium anyagot alapvetően alagútdiódák készítésére használják. Készíthetők gallium-arsenidből és szilíciumból is. Valójában frekvenciaérzékelőkben és átalakítókban használják őket. Az alagút dióda működési tartományában negatív ellenállást mutat. Ezért fel lehet használni egy erősítő , oszcillátorok és bármilyen kapcsoló áramkör.

Mi az az alagútdióda?

Alagútdióda a P-N csomópont negatív ellenállást mutató eszköz. Ha a feszültség megnő, akkor az átfolyó áram csökken. Az alagút hatás elvén működik. A Metal-Insulator-Metal (MIM) dióda egy másik típusú alagút-dióda, de úgy tűnik, hogy jelenlegi alkalmazása az öröklődő érzékenység miatt a kutatási környezetekre korlátozódik, alkalmazásai nagyon korlátozottnak tekinthetők a kutatási környezetekre. Van még egy úgynevezett dióda Fém-szigetelő-szigetelő-fém (MIIM) dióda amely egy további szigetelő réteget tartalmaz. Az alagútdióda egy két terminálos eszköz, amelynek n-típusú félvezetője a katódja, és a p-típusú félvezetője anódja. Az alagútdióda áramkör szimbóluma az alább látható.

Alagútdióda

Alagútdióda működési jelenség

A klasszikus mechanika elmélete alapján egy részecskének energiát kell szereznie, amely megegyezik a potenciális energiagát magasságával, ha a gát egyik oldaláról a másikra kell mozognia. Ellenkező esetben az energiát valamilyen külső forrásból kell biztosítani, így a kereszteződés N-oldalú elektronjai átugorhatnak a csatlakozási korláton, hogy elérjék a kereszteződés P-oldalát. Ha a gát vékony, például alagútdiódában, akkor a Schrodinger-egyenlet szerint nagy a valószínűség, és akkor egy elektron behatol a gáton. Ez a folyamat energiaveszteség nélkül megy végbe az elektron részéről. A kvantummechanika viselkedése jelzi az alagutat. A magas szennyeződés P-N elágazó eszközök alagút-diódának nevezzük. Az alagútjelenség többségi hordozóhatást biztosít.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Hol,

„E” a gát energiája,
„P” annak a valószínűsége, hogy a részecske átlépi a gátat,
’W’ a sorompó szélessége

Alagútdióda építése

A dióda kerámiatesttel és felül hermetikusan záródó fedéllel rendelkezik. Egy kis ónpontot ötvöznek vagy forrasztanak egy erősen adalékolt n-típusú Ge pellethez. A pelletet forrasztják anód érintkezőhöz, amelyet hőelvezetésre használnak. Az ón-pontot a katód érintkezőhöz egy hálószűrőn keresztül csatlakoztatják a redukcióhoz az induktivitás .

Alagútdióda építése

Működés és jellemzői

Az alagútdióda működése főleg két előfeszítési módot foglal magában, például előre és hátra

Előre elfogult állapot

Az előrehaladás előfeltétele alatt a feszültség növekedésével az áram csökken, és ezáltal egyre rosszabb lesz, negatív ellenállás néven ismert. A feszültség növekedése normál diódaként fog működni, ahol az elektronok vezetése a P-N elágazási dióda . A negatív ellenállási régió az alagút dióda legfontosabb működési területe. Az alagút dióda és a normál P-N csomópont dióda jellemzői különböznek egymástól.

Fordított elfogultsági állapot

Fordított állapotban az alagútdióda hátsó diódaként vagy visszafelé diódaként működik. Nulla eltolási feszültség esetén gyors egyenirányítóként működhet. Fordított torzítási állapotban az n-i üres állapotok igazodnak a p-oldal kitöltött állapotaihoz. Fordított irányban az elektronok alagutaznak egy potenciálkorláton. Magas doppingkoncentrációja miatt az alagútdióda kiváló vezetőként működik.

Alagútdióda jellemzői

Az elülső ellenállás alagút hatása miatt nagyon kicsi. A feszültség növekedése az áram növekedéséhez vezet, amíg el nem éri a csúcsáramot. De ha a feszültség meghaladja a csúcsfeszültséget, akkor az áram automatikusan csökken. Ez a negatív ellenállási régió a völgypontig érvényesül. A diódán átáramló áram minimális a völgypontban. Az alagútdióda normál diódaként működik, ha túl van a völgyponton.

Alagútdióda jelenlegi alkatrészei

Az alagút dióda teljes áramát az alábbiakban adjuk meg

én_t= I_csinálni+ I_dióda+ I_felesleg

Az alagútdiódában áramló áram megegyezik az alább megadott normál PN-csatlakozási diódán áramlással

én_dióda= I_csináld* (lejárat ( ? * V_t)) -1

én_csináld - Fordított telítési áram

V_t - A hőmérséklet feszültségegyenértéke

V - Feszültség a diódán

a - 1. korrekciós tényező Ge és 2. Si esetén

A parazita alagút szennyeződések révén a túlzott áramot fejleszteni fogja, és ez egy további áram, amellyel a völgy pontja meghatározható. Az alagút áramát az alábbiak adják meg

én_csinálni= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Hol, V₀ = 0,1-0,5 volt és m = 1-3

R₀ = Alagút dióda ellenállás

Csúcsáram, alagútdióda csúcsfeszültsége

Az alagútdióda csúcsfeszültsége és csúcsárama maximális. Alagút dióda esetén a feszültségvágás meghaladja a csúcsfeszültséget. A felesleges áram és a diódaáram elhanyagolhatónak tekinthető.

Minimális vagy maximális diódaáram

V = V_csúcs, nak,-nek_csinálni/ dV = 0

(1 / R₀) * (exp (- (V / V₀)^m) - (m * (V / V₀)^m* exp (- (V / V₀)^m) = 0

“hogyan kell leolvasni a tranzisztor kódokat ”

Ezután 1 - m * (V / V₀)^m= 0

Vpeak = ((1 / m)^{(1 / m)}) * V₀* exp (-1 / m)

Az alagútdióda maximális negatív ellenállása

Az alábbiakban egy kis jel negatív ellenállását mutatjuk be

R_n= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1 - (m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Ha dI / dV = 0, R_n akkor maximális

(m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Ha V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} akkor maximális lesz, tehát az egyenlet lesz

(R_n)_max= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Alagútdióda alkalmazások

Az alagútmechanizmus miatt rendkívül nagy sebességű kapcsolóként használják.
A kapcsolási idő nagyságrendileg nanoszekundum, vagy akár pikoszekundum.
Áramgörbéjének háromszorosan értékes tulajdonságának köszönhetően logikai memória tároló eszközként használják.
A rendkívül kis kapacitás, induktivitás és negatív ellenállás miatt mikrohullámú oszcillátorként használják, körülbelül 10 GHz frekvencián.
Negatív ellenállása miatt relaxációs oszcillátor áramkörként használják.

típusú alagútdiódák

Az alagútdióda előnyei

Alacsony költségű
Alacsony zaj
Könnyű működés
Magassebesség
Alacsony fogyasztású
Nem érzékeny a nukleáris sugárzásra

Az alagútdióda hátrányai

Két terminálos eszközről lévén szó, nem biztosít szigetelést a kimeneti és a bemeneti áramkörök között.
A feszültségtartomány, amely megfelelően működtethető 1 volt vagy annál alacsonyabb feszültség mellett.

Ez mind a Alagútdióda áramkör műveletekkel, kapcsolási rajz és alkalmazásai. Úgy gondoljuk, hogy az ebben a cikkben megadott információk hasznosak lehetnek a projekt jobb megértéséhez. Ezenkívül a cikkel kapcsolatos bármilyen kérdés, vagy bármilyen segítség a elektromos és elektronikai projektek , nyugodtan fordulhat hozzánk, ha csatlakozik az alábbi megjegyzés részben. Itt egy kérdés az Ön számára, mi az alagúthatás fő elve?

Fotók: