Dispositivo a semiconduttore sorprendente

Quando si studia il meccanismo di rettifica un AC nel sito di contatto di due ambienti diversi – il semiconduttore e il metallo, è stato ipotizzato che si riferiscono al cosiddetto tunnelling dei portatori di carica. Tuttavia, in quel momento (1932) il livello di sviluppo della tecnologia dei semiconduttori non è consentito di confermare la congettura empiricamente. Solo nel 1958, uno scienziato giapponese Esaki è stato in grado di confermare che brillantemente, creando il primo diodo tunnel nella storia. Grazie alla sua sorprendente qualità (ad esempio, velocità), questo prodotto ha attirato l'attenzione di specialisti in vari settori tecnici. Vale la pena di spiegare che il diodo – un dispositivo elettronico, che è un'associazione di un unico corpo di due materiali diversi aventi diversi tipi di conducibilità. Pertanto, la corrente elettrica può fluire attraverso di essa in una sola direzione. Cambiando i risultati polarità in "chiusura" del diodo e aumentare la sua resistenza. L'aumento della tensione porta ad una "ripartizione".

Considerare come il diodo tunnel. raddrizzatore classico dispositivo a semiconduttore utilizza un cristallo avente un numero di impurezze non superiore a 10 a 17 gradi (grado centimetro -3). E poiché questo parametro è direttamente correlata al numero di portatori di carica liberi, si scopre che il passato non può mai essere superiore ai limiti specificati.

C'è una formula che permette di determinare lo spessore della zona intermedia (transizione pn):

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

dove Na e Nd – numero di donatori ionizzati e accettori, rispettivamente; Pi – 3.1416; q – il valore della carica dell'elettrone; U – tensione applicata; Uk – differenza di potenzialità in transizione; E – valore della costante dielettrica.

Una conseguenza della formula è il fatto che per un diodo transizione pn caratteristica forza del campo bassa classica e spessore relativamente grande. Che gli elettroni possono ottenere una zona franca, hanno bisogno di energia supplementare (impartita dall'esterno).

diodi tunnel sono utilizzati nella loro costruzione tali tipi di semiconduttori, che alterano il contenuto di impurità di 10 a 20 gradi (gradi -3 cm), che è un ordine diverso da quelli classici. Questo porta ad una drastica riduzione dello spessore della transizione, il forte aumento dell'intensità del campo nella regione pn e, di conseguenza, il verificarsi di transizione tunnel entrando l'elettrone alla banda di valenza non ha bisogno di energia supplementare. Ciò si verifica perché il livello di energia delle particelle non cambia con la barriera di passaggio. Il diodo tunnel è facilmente distinguibile dalla normale della sua caratteristica volt-ampere. Questo effetto crea una sorta di impulso su di esso – negativo la resistenza differenziale. A causa di questo tunneling diodi sono ampiamente utilizzati in dispositivi ad alta frequenza (spessore dello spazio riduzione pn rende tale dispositivo ad alta velocità), strumenti di misura accurata, generatori, e, naturalmente, computer.

Sebbene corrente quando l'effetto tunnel può scorrere in entrambi i sensi, collegando direttamente la tensione diodo in aumenti zona di transizione, riducendo il numero di elettroni capaci di passaggio tunneling. aumento della tensione porta alla completa scomparsa della corrente di tunnel e l'effetto è solo su diffuso normale (come nel diodo classico).

Esiste anche un altro rappresentante di tali dispositivi – diodo all'indietro. Rappresenta lo stesso diodo tunnel, ma con proprietà alterate. La differenza è che il valore di conducibilità del collegamento inverso, in cui il usuale dispositivo di raddrizzamento "bloccato", è superiore a quello diretto. Le proprietà rimanenti corrispondono al diodo tunnel: prestazioni, bassa auto-rumore, la capacità di raddrizzare le componenti variabili.