Un díode túnel també es coneix com a díode Eskari i és un semiconductor altament dopat que és capaç de funcionar molt ràpidament. Leo Esaki va inventar el díode Tunnel a l’agost de 1957. El material de germani s’utilitza bàsicament per fabricar díodes tunel. També es poden fer a partir d’arsenur de gal i materials de silici. En realitat, s'utilitzen en detectors de freqüència i convertidors. El díode Tunnel presenta una resistència negativa en el seu rang de funcionament. Per tant, es pot utilitzar com a un amplificador , oscil·ladors i en qualsevol circuit de commutació.
Què és un díode túnel?
El diode túnel és el Cruïlla P-N dispositiu que presenta resistència negativa. Quan s’incrementa el voltatge, disminueix el corrent que circula per ell. Funciona sobre el principi de l’efecte túnel. El díode metall-aïllant-metall (MIM) és un altre tipus de díode túnel, però la seva aplicació actual sembla limitar-se als entorns de recerca a causa de les sensibilitats heretades, les seves aplicacions es consideren molt limitades als entorns de recerca. Hi ha un díode més anomenat Diodo metall-aïllant-aïllant-metall (MIIM) que inclou una capa aïllant addicional. El díode túnel és un dispositiu de dos terminals amb semiconductor de tipus n com a càtode i semiconductor de tipus p com a ànode. El díode del túnel símbol del circuit és el que es mostra a continuació.
Diodo de túnel
Fenomen de treball del díode del túnel
Basant-se en la teoria de la mecànica clàssica, una partícula ha d’adquirir energia que sigui igual a l’altura de la barrera energètica potencial, si s’ha de moure d’un costat a l’altre de la barrera. En cas contrari, l’energia s’ha de subministrar des d’una font externa, de manera que els electrons de la unió de cara N poden saltar per sobre de la barrera de la unió per arribar al costat P de la unió. Si la barrera és prima, com en el díode del túnel, segons l'equació de Schrodinger implica que hi ha una gran quantitat de probabilitat i que un electró penetrarà a través de la barrera. Aquest procés es produirà sense pèrdua d'energia per part de l'electró. El comportament de la mecànica quàntica indica túnels. L’alta impuresa Dispositius de connexió P-N s’anomenen díodes túnel. El fenomen del túnel proporciona un efecte portador majoritari.
P∝exp (-A * E_b * W)
On,
'E' és l'energia de la barrera,
'P' és la probabilitat que la partícula creui la barrera,
'W' és l'amplada de la barrera
Construcció de díodes de túnels
El díode té un cos de ceràmica i una tapa hermètica a la part superior. Un petit punt de llauna s’alia o es solda a un grànul fortament dopat de Ge de tipus n. El grànul es solda al contacte d'ànode que s'utilitza per dissipar la calor. El punt de llauna està connectat al contacte del càtode mitjançant una pantalla de malla que s’utilitza per reduir la inductància .
Construcció de díodes de túnels
Funcionament i les seves característiques
El funcionament del díode del túnel inclou principalment dos mètodes de polarització, com ara endavant i invers
Condició de biaix cap endavant
En la condició de biaix cap endavant, a mesura que augmenta la tensió, el corrent llavors disminueix i, per tant, es desalinea cada vegada més, coneguda com a resistència negativa. Un augment de la tensió conduirà a funcionar com un díode normal on la conducció d’electrons travessa el Diodo d’unió P-N . La regió de resistència negativa és la regió operativa més important per a un díode Tunnel. Les característiques del díode de túnel i del díode de la unió P-N normal són diferents entre si.
Condició de polarització inversa
En la condició inversa, el díode túnel actua com un díode posterior o un díode enrere. Amb un voltatge de desplaçament zero, pot actuar com un rectificador ràpid. En condicions de polarització inversa, els estats buits del costat n alineats amb els estats emplenats del costat p. En el sentit invers, els electrons travessaran una barrera de potencial. A causa de les seves altes concentracions de dopatge, el díode túnel actua com un excel·lent conductor.
Característiques del díode de túnel
La resistència cap endavant és molt petita a causa del seu efecte túnel. Un augment de la tensió conduirà a un augment del corrent fins que arribi a la intensitat màxima. Però si la tensió augmenta més enllà de la tensió màxima, el corrent disminuirà automàticament. Aquesta regió de resistència negativa preval fins al punt de la vall. El corrent a través del díode és mínim en el punt de vall. El díode túnel actua com un díode normal si es troba més enllà del punt de la vall.
Components actuals en un díode de túnel
A continuació es dóna el corrent total d’un díode túnel
Jot= Jofer+ Jodíode+ Joexcés
El corrent que circula al díode del túnel és el mateix que el corrent que circula al díode de la unió PN normal que es mostra a continuació
Jodíode= Jofer* (Exp ( ? * Vt)) -1
Jofer - Corrent de saturació inversa
Vt - Voltatge equivalent a la temperatura
V - Voltatge a través del díode
el - Factor de correcció 1 per Ge i 2 per Si
A causa del túnel paràsit mitjançant impureses, es desenvoluparà l'excés de corrent i és un corrent addicional pel qual es pot determinar el punt de la vall. El corrent de túnel és el que es mostra a continuació
Jofer= (V / R0) * exp (- (V / V0)m)
On, V0 = 0,1 a 0,5 volts i m = 1 a 3
R0 = Resistència del díode del túnel
Corrent de pic, tensió màxima del díode del túnel
La tensió màxima i la intensitat màxima d’un díode túnel són màximes. Normalment per a un díode Tunnel, el tall de tensió és superior al voltatge màxim. I l’excés de corrent i corrent de díode es pot considerar insignificant.
Per a un corrent de díode mínim o màxim
V = Vpic, defer/ dV = 0
(1 / R0) * (exp (- (V / V0)m) - (m * (V / V0)m* exp (- (V / V0)m) = 0
Després, 1 - m * (V / V0)m= 0
Vpeak = ((1 / m)(1 / m)) * V0* exp (-1 / m)
Resistència negativa màxima d'un díode de túnel
La resistència negativa d’un petit senyal es dóna a continuació
Rn= 1 / (dI / dV) = R.0/ (1 - (m * (V / V0)m) * exp (- (V / V0)m) / R0= 0
Si dI / dV = 0, Rn és màxim, doncs
(m * (V / V0)m) * exp (- (V / V0)m) / R0= 0
Si V = V0* (1 + 1 / m)(1 / m) llavors serà màxim, de manera que l'equació serà
(Rn)màx= - (R0* ((exp (1 + m)) / m)) / m
Aplicacions de díodes túnels
- A causa del mecanisme de túnel, s’utilitza com a interruptor d’alta velocitat.
- El temps de commutació és de l'ordre dels nanosegons o fins i tot dels picosegons.
- A causa de la característica de valor triple de la seva corba respecte al corrent, s'utilitza com a dispositiu d'emmagatzematge de memòria lògica.
- A causa de la capacitat, la inductància i la resistència negativa extremadament petites, s’utilitza com a oscil·lador de microones a una freqüència d’uns 10 GHz.
- A causa de la seva resistència negativa, s’utilitza com a circuit oscil·lador de relaxació.
Avantatges del díode túnel
- Baix cost
- Baix soroll
- Facilitat de funcionament
- Alta velocitat
- Baixa potència
- Insensible a les radiacions nuclears
Inconvenients del díode túnel
- En ser un dispositiu de dos terminals, no proporciona cap aïllament entre els circuits de sortida i d’entrada.
- El rang de tensió, que es pot funcionar correctament a 1 volt o menys.
Es tracta de Diodo de túnel circuit amb operacions, esquema de circuits i les seves aplicacions. Creiem que la informació que es proporciona en aquest article us és útil per a una millor comprensió d’aquest projecte. A més, qualsevol consulta sobre aquest article o qualsevol ajuda per implementar el projectes elèctrics i electrònics , podeu contactar amb nosaltres connectant-vos a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quin és el principi principal de l’efecte túnel?
Crèdits fotogràfics:
- Diodo de túnel wikimedia
- Construcció de díodes de túnels suís
- Característiques del díode de túnel blogspot
- Tipus de díode túnel enginyeria electrònica
