Amazing halfgeleier toestel - 'n tonnel diode

By die bestudering van die meganisme van die regstelling van 'n AC op die terrein van kontak van twee verskillende omgewings - die halfgeleier en die metaal, het dit vermoed dat dit gebaseer is op die sogenaamde tonnel van ladingdraers. Maar op daardie tydstip (1932) die vlak van ontwikkeling van halfgeleier tegnologie is nie toegelaat om die vermoede empiries bevestig. Slegs in 1958, 'n Japannese wetenskaplike Esaki was in staat om dit briljant bevestig, die skep van die eerste tonnel diode in die geskiedenis. Te danke aan sy uitstekende gehalte (bv, spoed), het hierdie produk onder die aandag van spesialiste in verskeie tegniese velde getrek. Dit is die moeite werd om te verduidelik dat die diode - 'n elektroniese toestel wat is 'n vereniging van 'n enkele liggaam van twee verskillende materiale met verskillende tipes van geleiding. Daarom kan elektriese stroom daardeur vloei in een rigting. die polariteit resultate veranderende in "sluiting" van die diode en die verhoging van sy weerstand. Die verhoging van die spanning lei tot 'n "ineenstorting".

Dink aan hoe die tonnel diode. Classic gelykrigter halfgeleier toestel gebruik 'n kristal met 'n aantal van onsuiwerhede nie meer as 10 by 17 graad (graad -3 sentimeter). En aangesien hierdie parameter is direk verwant aan die aantal gratis ladingdraers, dit blyk dat die afgelope nooit meer as die gespesifiseerde grense kan wees.

Daar is 'n formule wat dit moontlik maak om die dikte van die intermediêre sone (oorgang pn) bepaal:

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

waar Na en Nd - aantal geïoniseerd skenkers en aanvaar, onderskeidelik; Pi - 3,1416; q - die waarde van die elektronlading; U - toegepas spanning; Uk - verskil in potensiaal by die oorgang; E - waarde van die diëlektriese konstante.

'N Gevolg van die formule is die feit dat vir 'n klassieke pn oorgang diode kenmerkende lae veldsterkte en 'n relatief groot dikte. Dat elektrone 'n vrye sone kan kry, wat hulle nodig het ekstra energie (oorgedra vanaf die buitekant).

Tonnel diodes word gebruik in die konstruksie sulke tipes van halfgeleiers, wat die onreinheid inhoud tot 10 verander na 20 graad (graad -3 cm), wat 'n bevel anders as die klassieke kinders. Dit lei tot 'n dramatiese afname in die dikte van die oorgang, die skerp styging van die veld intensiteit in die PK streek en gevolglik voorkoms van tonnel oorgang wanneer hulle die elektron aan die valensieband nie ekstra energie nodig. Dit gebeur omdat die energie vlak van die deeltjies nie verander met die verloop versperring. Die tonnel diode is maklik onderskei van die normale van sy volt-ampère kenmerk. Hierdie effek skep 'n soort van oplewing op dit - negatiewe differensiële weerstand. As gevolg van hierdie tonnel diodes word wyd gebruik in hoë-frekwensie toestelle (dikte vermindering pn gaping maak so 'n toestel 'n hoë spoed), akkurate meting toerusting, kragopwekkers, en, natuurlik, rekenaars.

Hoewel huidige wanneer die tonnel ingang is in staat om te vloei in beide rigtings, deur direk verbind die diode spanning in die oorgangsone verhoog, die vermindering van die aantal elektrone in staat tunneling gang. spanning toename lei tot die volledige verdwyning van die tonnel huidige en die effek is net op gewone diffuse (soos in die klassieke diode).

Daar is ook 'n ander verteenwoordiger van sodanige toestelle - agtertoe diode. Dit verteenwoordig dieselfde tonnel diode, maar met veranderde eienskappe. Die verskil is dat die geleiding waarde van die omgekeerde verband, waarin die gewone rectificatie toestel "gesluit", dit is hoër as in direkte. Die oorblywende eiendomme ooreenstem met die tonnel diode: prestasie, lae self-geraas, die vermoë om die veranderlike komponente reguit.