Tünel Diyot, Eskari diyot olarak da bilinir ve çok hızlı çalışabilen yüksek oranda katkılı bir yarı iletkendir. Leo Esaki, Tünel diyotunu Ağustos 1957'de icat etti. Germanyum malzemesi temelde tünel diyotları yapmak için kullanılıyor. Ayrıca galyum arsenit ve silikon malzemelerden de yapılabilirler. Aslında frekans dedektörlerinde ve dönüştürücülerinde kullanılırlar. Tünel diyotu, çalışma aralığında negatif direnç gösterir. Bu nedenle şu şekilde kullanılabilir: bir amplifikatör , osilatörler ve herhangi bir anahtarlama devresinde.

Tünel Diyot nedir?

Tünel Diyotu Pn kavşağı negatif direnç gösteren cihaz. Voltaj arttığında içinden geçen akım azalır. Tünelleme etkisi prensibine göre çalışır. Metal-İzolatör-Metal (MIM) diyot, başka bir Tünel diyot türüdür, ancak mevcut uygulaması, kalıtımsal hassasiyetler nedeniyle araştırma ortamlarıyla sınırlı görünmektedir, uygulamaları araştırma ortamlarıyla çok sınırlı kabul edilmektedir. Bir diyot daha var Metal-İzolatör-İzolatör-Metal (MIIM) diyot ek bir izolatör tabakası içerir. Tünel diyot, katot olarak n-tipi yarı iletken ve bir anot olarak p-tipi yarı iletkene sahip iki uçlu bir cihazdır. Tünel diyotu devre sembolü aşağıda gösterildiği gibidir.

Tünel Diyot

Tünel Diyot Çalışma Fenomeni

Klasik mekaniğin teorisine dayanarak, bir parçacık, engelin bir tarafından diğerine hareket etmesi gerekiyorsa, potansiyel enerji engeli yüksekliğine eşit enerji elde etmelidir. Aksi takdirde, enerjinin bazı harici kaynaklardan sağlanması gerekir, böylece bağlantının N-taraflı elektronları, bağlantının P-tarafına ulaşmak için bağlantı bariyerinin üzerinden atlayabilir. Bariyer tünel diyotundaki gibi ince ise, Schrödinger denklemine göre büyük miktarda olasılık olduğu ve ardından bir elektronun bariyerden geçeceği anlamına gelir. Bu işlem, elektron tarafında herhangi bir enerji kaybı olmadan gerçekleşecektir. Kuantum mekaniğinin davranışı tünellemeyi gösterir. Yüksek safsızlık P-N bağlantı cihazları tünel diyotlar olarak adlandırılır. Tünelleme fenomeni, çoğunlukla taşıyıcı bir etki sağlar.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Nerede,

'E', engelin enerjisidir,
'P', parçacığın bariyeri geçme olasılığıdır,
'W', bariyerin genişliğidir

Tünel Diyot Yapımı

Diyotun seramik bir gövdesi ve üstte hermetik olarak sızdırmaz bir kapağı vardır. Küçük bir kalay nokta alaşım haline getirilir veya yoğun şekilde katkılı n-tipi Ge peletine lehimlenir. Pelet, ısı dağıtımı için kullanılan anot kontağına lehimlenir. Kalay-nokta, katot kontağına bir örgü ekran aracılığıyla bağlanır ve azaltmak için kullanılır. endüktans .

Tünel Diyot Yapımı

Operasyon ve Özellikleri

Tünel diyotunun çalışması temel olarak ileri ve geri gibi iki önyargı yöntemini içerir.

İleri Önyargı Koşulu

İleri yanlılık koşulu altında, voltaj arttıkça, akım azalır ve böylece negatif direnç olarak bilinen giderek yanlış hizalanır. Voltajdaki bir artış, elektronların iletiminin yol boyunca hareket ettiği normal bir diyot olarak çalışmaya yol açacaktır. P-N bağlantı diyotu . Negatif direnç bölgesi, bir Tünel diyotu için en önemli çalışma bölgesidir. Tünel diyotu ve normal P-N bağlantı diyot özellikleri birbirinden farklıdır.

Ters Eğilim Koşulu

Ters durumda, tünel diyotu bir arka diyot veya geri diyot görevi görür. Sıfır ofset voltajı ile hızlı bir doğrultucu görevi görebilir. Ters önyargı durumunda, n tarafındaki boş durumlar, p tarafındaki dolu durumlarla hizalanır. Ters yönde, elektronlar potansiyel bir engelden tünel açacaktır. Yüksek doping konsantrasyonları nedeniyle, tünel diyot mükemmel bir iletken görevi görür.

Tünel Diyot Özellikleri

İleri direnç, tünel açma etkisi nedeniyle çok küçüktür. Gerilimdeki bir artış, tepe akıma ulaşana kadar akımda bir artışa neden olacaktır. Ancak voltaj tepe voltajının ötesine yükselirse akım otomatik olarak azalır. Bu negatif direnç bölgesi vadi noktasına kadar hüküm sürüyor. Diyottan geçen akım vadi noktasında minimumdur. Tünel diyotu, vadi noktasının dışındaysa normal bir diyot görevi görür.

Tünel Diyotundaki Güncel Bileşenler

Bir tünel diyotunun toplam akımı aşağıda verilmiştir.

ben_t= I_yapmak+ I_diyot+ I_AŞIRI

Tünel diyotunda akan akım, aşağıda verilen normal PN bağlantı diyotunda akan akımla aynıdır.

ben_diyot= I_yapmak* (tecrübe ( ? * V_t)) -1

ben_yapmak - Ters doygunluk akımı

V_t - Sıcaklığın voltaj eşdeğeri

V - Diyot boyunca voltaj

- Ge için düzeltme faktörü 1 ve Si için 2

Safsızlıklar yoluyla parazitik tünelleme nedeniyle, aşırı akım gelişecek ve vadi noktasının belirlenebileceği ek bir akımdır. Tünel açma akımı aşağıdaki gibidir

ben_yapmak= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Nerede, V₀ = 0,1 ila 0,5 volt ve m = 1 ila 3

R₀ = Tünel diyot direnci

Tepe Akımı, Tünel Diyotunun Tepe Gerilimi

Bir tünel diyotunun tepe voltajı ve tepe akımı maksimumdur. Tipik olarak bir Tünel diyotu için, gerilimin kesilmesi tepe gerilimden daha fazladır. Ve aşırı akım ve diyot akımı ihmal edilebilir olarak kabul edilebilir.

Minimum veya maksimum diyot akımı için

V = V_zirve, nın-nin_yapmak/ dV = 0

(1 / R₀) * (exp (- (V / V₀)^m) - (m * (V / V₀)^m* exp (- (V / V₀)^m) = 0

“kontaktör nasıl çalışır ”

Ardından, 1 - m * (V / V₀)^m= 0

Vpeak = ((1 / m)^{(1 / m)}) * V₀* exp (-1 / m)

Tünel Diyotunun Maksimum Negatif Direnci

Küçük bir sinyalin negatif direnci aşağıda verilmiştir.

R_n= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1 - (m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

DI / dV = 0 ise, R_n maksimum, o zaman

(m * (V / V₀)^m) * exp (- (V / V₀)^m) / R₀= 0

Eğer V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} o zaman maksimum olacak, bu yüzden denklem olacak

(R_n)_max= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Tünel Diyot Uygulamaları

Tünel açma mekanizması nedeniyle ultra yüksek hızlı anahtar olarak kullanılır.
Anahtarlama süresi nanosaniye veya hatta pikosaniye mertebesindedir.
Eğrisinin akımdan üçlü değerli özelliği nedeniyle mantıksal bellek depolama aracı olarak kullanılmaktadır.
Son derece küçük kapasitans, endüktans ve negatif direnç nedeniyle, yaklaşık 10 GHz frekansında mikrodalga osilatörü olarak kullanılır.
Negatif direnci nedeniyle gevşeme osilatör devresi olarak kullanılır.

tünel diyot türleri

Tünel Diyotunun Avantajları

Düşük maliyetli
Düşük gürültü
Kullanım kolaylığı
Yüksek hız
Düşük güç
Nükleer radyasyonlara duyarsız

Tünel Diyotunun Dezavantajları

İki uçlu bir cihaz olduğundan çıkış ve giriş devreleri arasında izolasyon sağlamaz.
1 volt veya altında düzgün çalıştırılabilen voltaj aralığı.

Bu tamamen Tünel Diyot işlemlerle devre, devre şeması ve uygulamaları. Bu yazıda verilen bilgilerin bu projeyi daha iyi anlamanız için size yardımcı olduğuna inanıyoruz. Ayrıca, bu makaleyle ilgili herhangi bir sorunuz veya makalenin uygulanmasına yönelik herhangi bir yardım elektrik ve elektronik projeleri , aşağıdaki yorum bölümüne bağlanarak bize ulaşmaktan çekinmeyin. İşte size bir soru, Tünel Açma Etkisinin ana prensibi nedir?

Fotoğrafa katkı verenler: