Peranti semikonduktor Amazing - diod terowong

Ketika mengkaji mekanisme membetulkan AC di tapak hubungan dua persekitaran yang berbeza - semikonduktor dan logam, ia telah hipotesis bahawa ia adalah berdasarkan kepada terowong yang dipanggil pembawa cas. Walau bagaimanapun, pada masa itu (1932) tahap perkembangan teknologi semikonduktor tidak dibenarkan untuk mengesahkan tekaan secara empirikal. Hanya pada tahun 1958, seorang saintis Jepun Esaki dapat mengesahkannya cemerlang, mewujudkan diod terowong pertama dalam sejarah. Terima kasih kepada kualiti yang mengagumkan (contohnya, kelajuan), produk ini telah menarik perhatian pakar dalam pelbagai bidang teknikal. Ia adalah bernilai untuk menjelaskan bahawa diod - alat elektronik, yang merupakan persatuan suatu badan tunggal dua bahan yang berbeza mempunyai jenis kekonduksian. Oleh itu, arus elektrik boleh mengalir melaluinya dalam satu arah sahaja. Mengubah keputusan kekutuban di "tutup" diod dan meningkatkan rintangan. Meningkatkan voltan yang membawa kepada "kerosakan".

Pertimbangkan bagaimana diod terowong. penerus klasik peranti semikonduktor menggunakan kristal mempunyai beberapa kekotoran tidak lebih daripada 10 pada 17 darjah (ijazah -3 sentimeter). Dan sejak parameter ini secara langsung berkaitan dengan jumlah cas bebas, ternyata bahawa masa lalu tidak boleh lebih daripada sempadan yang dinyatakan.

Terdapat formula yang membolehkan untuk menentukan ketebalan zon perantaraan (peralihan pn):

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

mana Na dan Nd - bilangan penderma terion dan amalan perancang, masing-masing; Pi - 3.1416; q - nilai caj elektron; U - digunakan voltan; Uk - Perbezaan dalam potensi pada peralihan; E - nilai pemalar dielektrik.

Satu akibat daripada formula adalah fakta bahawa peralihan kepada diod pn kekuatan klasik ciri rendah lapangan dan ketebalan yang agak besar. Bahawa elektron boleh mendapatkan zon bebas, mereka memerlukan tenaga tambahan (disampaikan dari luar).

diod terowong digunakan dalam pembinaan mereka apa-apa jenis semikonduktor, yang mengubah kandungan bendasing yang 10 hingga 20 darjah (ijazah -3 sentimeter), yang merupakan perintah yang berbeza dari yang klasik. Ini membawa kepada pengurangan dramatik dalam ketebalan peralihan, peningkatan mendadak keamatan medan di rantau pn dan, akibatnya, berlakunya peralihan terowong apabila memasuki elektron kepada jalur valens tidak memerlukan tenaga tambahan. Ini berlaku kerana tahap tenaga zarah tidak berubah dengan halangan laluan. Terowong Diod adalah mudah dibezakan daripada biasa yang ciri volt-ampere. Kesan ini mencipta sejenis lonjakan di atasnya - rintangan pengkamiran negatif. Oleh kerana terowong ini diod digunakan secara meluas dalam peranti frekuensi tinggi (ketebalan jurang pengurangan pn membuat apa-apa peranti berkelajuan tinggi a), alat pengukur yang tepat, penjana, dan, sudah tentu, komputer.

Walaupun semasa apabila kesan terowong dapat mengalir di kedua-dua arah, dengan terus menghubungkan ketegangan diod dalam kenaikan zon peralihan, mengurangkan bilangan elektron mampu laluan terowong. peningkatan voltan membawa kepada kehilangan lengkap semasa terowong dan kesannya adalah hanya pada meresap biasa (seperti dalam diod klasik).

Terdapat juga satu lagi wakil peranti sedemikian - diod ke belakang. Ia mewakili diod terowong yang sama, tetapi dengan ciri-ciri yang diubah. perbezaan adalah bahawa nilai kekonduksian sambungan terbalik, di mana peranti membetulkan yang biasa "dikunci", ia adalah lebih tinggi daripada di langsung. Harta yang tinggal sesuai dengan diod terowong: prestasi, bunyi yang rendah diri, keupayaan untuk meluruskan komponen berubah-ubah.