놀라운 반도체 소자 - 터널 다이오드

변수의 수정 메커니즘을 연구 할 때두 개의 서로 다른 매체, 즉 반도체와 금속의 접촉 영역에서 전류는 전하 캐리어의 소위 터널링 효과 (tunneling effect)에 기초한다는 가설이 진전되었다. 그러나 그 당시 (1932) 반도체 기술의 발전 수준은 우리가 경험에 의한 추측을 확인하는 것을 허용하지 못했습니다. 일본의 과학자 Esaki는 1958 년에만 그것을 최초로 터널 다이오드를 만들면서 훌륭하게 확인했습니다. 놀라운 성능 (특히 속도)으로 인해이 장치는 다양한 기술 분야의 전문가들의 관심을 끌었습니다. 여기서 다이오드 란 전자 장치라는 것을 설명 할만한 가치가 있습니다. 전자 장치는 여러 종류의 전도도를 가진 단일 케이스의 두 가지 재료를 조합 한 것입니다. 따라서 전류는 한 방향으로 만 통과 할 수 있습니다. 극성 반전은 다이오드의 "닫음"과 저항의 증가를 초래합니다. 전압을 높이면 "고장"이 발생합니다.

터널 다이오드가 어떻게 작동하는지 생각해보십시오. 고전적인 정류기 반도체 소자는 불순물의 양이 10을 초과하지 않는 결정을 17 (-3 센티미터)의 전력으로 사용한다. 그리고이 매개 변수는 자유 전하 캐리어의 수와 직접적으로 관련되어 있기 때문에 후자가 지정된 제한보다 클 수 없음이 밝혀졌습니다.

중간 영역의 두께 (p-n 전이)를 결정할 수있는 수식이 있습니다.

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

여기서 Na와 Nd는 이온화 된 수용체의 수이다.및 기증자들; Pi-3.1416; q는 전자 전하의 값이다. U는 입력 전압입니다. Uk는 전환 구간에서의 잠재적 인 차이입니다. E는 유전 상수 값이다.

공식의 결과는고전적인 다이오드의 p-n 접합은 낮은 전계 강도 및 비교적 큰 두께를 특징으로한다. 전자가 자유 영역으로 들어가기 위해서는 추가 에너지가 필요합니다 (외부에서 전달됨).

터널 다이오드의 구조는 다음과 같습니다.불순물의 함량을 10에서 20 (-3 센티미터)의 힘으로 바꾸는 그런 종류의 반도체는 고전적인 것과는 다른 크기이다. 이것은 전환의 두께의 급격한 감소에 이르게, 급격한 p 형 N 영역에서의 전계 강도의 증가는, 따라서, 터널 전이 발생 가전 자대의 전자를 들어 추가적인 에너지를 필요로하지 않는다. 이는 장벽이 지나갈 때 입자의 에너지 수준이 변하지 않기 때문입니다. 터널 다이오드는 전류 - 전압 특성에 의해 종래의 것과 쉽게 구별 될 수있다. 이 효과는 차동 저항의 음의 값인 스플래시를 만듭니다. 이 때문에 터널 다이오드는 고주파 디바이스 (pn 갭의 두께 감소는 그러한 디바이스를 고속으로 만든다), 정확한 측정 장비, 발전기 및 물론 컴퓨터 기술에 널리 사용됩니다.

터널 효과의 전류는다이오드가 직접 연결되어 양방향으로 흐르면 전이 영역의 강도가 증가하여 터널링이 가능한 전자의 수가 감소합니다. 전압이 증가하면 터널링 전류가 완전히 사라지며 그 효과는 일반적인 확산에만 있습니다 (고전적인 다이오드처럼).

비슷한 또 다른 대표가있다.소자 - 역전 된 다이오드. 동일한 터널 다이오드이지만 속성이 변경되었습니다. 차이점은 일반 정류 장치가 "닫히는"역방향 연결에서 전도 값은 직접 정류 장치보다 높다는 것입니다. 나머지 특성은 터널 다이오드에 해당합니다 : 속도, 작은 고유 노이즈, 가변 구성 요소를 직선화하는 기능.