Thiết bị bán dẫn tuyệt vời - một diode hầm

Khi nghiên cứu các cơ chế chấn chỉnh một AC tại vị trí tiếp xúc của hai môi trường khác nhau - chất bán dẫn và kim loại, người ta đã đưa ra giả thuyết rằng nó được dựa trên cái gọi là đường hầm của các hạt mang điện. Tuy nhiên, tại thời điểm đó (1932) mức độ phát triển của công nghệ bán dẫn là không được phép để xác nhận giả thuyết thực nghiệm. Chỉ trong năm 1958, một nhà khoa học Nhật Bản Esaki đã có thể xác nhận nó rực rỡ, tạo các diode hầm đầu tiên trong lịch sử. Nhờ có chất lượng tuyệt vời của nó (ví dụ, tốc độ), sản phẩm này đã thu hút sự chú ý của các chuyên gia trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Đó là giá trị để giải thích rằng các diode - một thiết bị điện tử, mà là một hiệp hội của một cơ thể duy nhất của hai vật liệu khác nhau có các loại khác nhau của độ dẫn. Do đó, dòng điện có thể chảy qua nó chỉ theo một hướng. Thay đổi kết quả cực trong "đóng cửa" của diode và tăng sức đề kháng của nó. Tăng điện áp dẫn đến một "sự cố".

Xem xét cách các diode hầm. chỉnh lưu cổ điển thiết bị bán dẫn sử dụng một tinh thể có một số tạp chất không quá 10 ở 17 độ (độ -3 cm). Và kể từ khi tham số này là có liên quan trực tiếp đến số lượng các hạt mang điện tự do, nó quay ra rằng quá khứ không bao giờ có thể có nhiều hơn ranh giới quy định.

Có một công thức cho phép để xác định độ dày của vùng trung gian (chuyển tiếp pn):

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

nơi Na và Nd - số nhà tài trợ ion hóa và chất nhận, tương ứng; Pi - 3,1416; q - giá trị của điện tích electron; U - áp dụng điện áp; Uk - sự khác biệt về tiềm năng tại quá trình chuyển đổi; E - giá trị của hằng số điện môi.

Một hệ quả của công thức là một thực tế rằng đối với một pn diode chuyển tiếp đặc trưng cường độ trường thấp cổ điển và có độ dày tương đối lớn. Đó là các electron có thể có được một khu vực tự do, họ cần thêm năng lượng (truyền từ bên ngoài).

Tunnel điốt được sử dụng trong xây dựng của họ loại như chất bán dẫn, mà thay đổi nội dung ô uế đến 10-20 độ (mức độ -3 cm), mà là một thứ tự khác nhau từ những người cổ điển. Điều này dẫn đến giảm đáng kể độ dày của quá trình chuyển đổi, mức tăng mạnh của cường độ trường trong khu vực pn, và kết quả xảy ra quá trình chuyển đổi đường hầm khi nhập electron để vùng hóa trị không cần năng lượng bổ sung. Điều này xảy ra bởi vì các mức năng lượng của các hạt không thay đổi với các rào cản lối đi. Các diode hầm có thể dễ dàng phân biệt với bình thường của nó đặc trưng Volt-Ampere. Hiệu ứng này tạo ra một loại đột biến vào nó - kháng khác biệt tiêu cực. Do đường hầm này điốt được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tần số cao (độ dày khoảng cách giảm pn làm như một thiết bị một tốc độ cao), thiết bị đo chính xác, máy phát điện, và, tất nhiên, máy tính.

Mặc dù hiện nay khi các hiệu ứng đường hầm có thể chảy theo cả hai hướng, bằng cách trực tiếp kết nối với sự căng thẳng diode trong vùng chuyển tiếp tăng, giảm số lượng các electron có khả năng đoạn đường hầm. điện áp tăng dẫn đến sự biến mất hoàn toàn của các đường hầm hiện hành và có hiệu lực là chỉ trên khuếch tán thông thường (như trong các diode cổ điển).

Ngoài ra còn có một đại diện của các thiết bị như vậy - diode ngược. Nó đại diện cho diode hầm tương tự, nhưng với tính chất thay đổi. Sự khác biệt là giá trị độ dẫn của kết nối ngược lại, trong đó thiết bị chỉnh lưu bình thường "nhốt", đó là cao hơn so với trực tiếp. Các thuộc tính còn lại tương ứng với các diode hầm: hiệu suất, tự tiếng ồn thấp, khả năng để làm thẳng các thành phần khác nhau.