התקני מוליכים למחצה מדהימים - דיודה מנהרה

כאשר לומדים את מנגנון לתיקון מזגן באתר של מגע של שתי סביבות שונות - המוליכים למחצה ואת מתכת, הועלתה השערה כי היא מבוססת על מינהור שנקרא של נושאי מטען. עם זאת, באותה תקופה (1932) רמת הפיתוח של טכנולוגיית המוליכים למחצה אינו רשאי לאשר את השערה אמפירית. רק ב 1958, מדען יפני Esaki הצליח לאשר את זה בצורה מבריקה, יוצר את דיודה המנהרה הראשונה בהיסטוריה. בזכות איכותו המדהימה (למשל, מהירות), המוצר הזה משך את תשומת הלב של מומחים בתחומים טכניים שונים. ראוי להסביר כי דיודה - מכשיר אלקטרוני, שהינה עמותה של גוף יחיד של שני חומרים שונים שיש סוגים שונים של מוליכות. לכן, זרם חשמלי יכול לזרום דרכו בכיוון אחד בלבד. שינוי התוצאות הקוטביים "סגירה" של דיודה ולהגדיל את עמידותו. הגדלת המתח מובילה "התמוטטות".

שקול כיצד דיודה המנהרה. מיישר קלסי התקן מוליך למחצה משתמש גביש בעל מספר הזיהומים לא יותר מ 10 ב 17 מעלות (תואר -3 סנטימטר). ומאחר פרמטר זה קשור ישירות למספר נושאי מטען החופשיים, מתברר כי בעבר לא יכול להיות יותר מאשר הגבולות המצוינים.

יש נוסחה המאפשרת לקבוע את עובי אזור ביניים (מעבר PN):

L = ((* E (Uk-U)) / (2 * Pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1,050,000,

איפה Na ו ND - במספר תורמים ולא acceptors מיוננים, בהתאמה; Pi - 3.1416; q - הערך של תשלום אלקטרונים; U - מיושם מתח; בריטניה - בדל פוטנציאלים על המעבר; E - הערך של הקבוע הדיאלקטרי.

תוצאה של הנוסחה היא העובדה כי עבור עוצמת השדה נמוך מאפיין דיודה קלאסית PN המעבר ואת עובי גדול יחסית. כי אלקטרונים יכולים לקבל מקום חופשי, הם צריכים אנרגיה נוספת (הנחילה מבחוץ).

דיודות מנהרה משמשות בבנייה שלהם סוגים כאלה של מוליכים למחצה, אשר משנים את תוכן הטומאה כדי 10 עד 20 מעלות (תואר -3 סנטימטרים), שהינה צו שונה מאלה הקלסיים. זה מוביל לירידה דרמטית בעובי של המעבר, העלייה החדה של עוצמת השדה באזור PN, וכתוצאה מכך, מופע של מעבר במנהרה בעת הזנת האלקטרונים אל פס הערכיויות לא צריך אנרגיה נוספת. זו מתרחשת משום רמת האנרגיה של החלקיקים אינו משתנה עם המכשול מעבר. דיודה המנהרה הוא להבחין בקלות נורמלי משל מאפיין וולט-אמפר. אפקט זה יוצר סוג של גל על זה - התנגדות הפרש שלילית. בשל דיודות מינהור זה נמצא בשימוש נרחב מכשירים בתדירות גבוהה (פער PN הפחתת עובי שעושה מכשיר כזה במהירות גבוהה) ציוד מדידה, מדויק, גנרטורים, וכמובן, מחשבים.

למרות נוכחי כאשר השפעת המנהרה היא מסוגלת לזרום בשני הכיוונים, על ידי חיבור מתח דיודה ישירות מגדיל אזור המעבר, צמצום מספר האלקטרונים מסוגלים מעבר מינהור. מתח עלייה מובילה להיעלמות המוחלטת של מינהור הנוכחי ואת ההשפעה היא רק על דיפוזי רגיל (כמו דיודה הקלסי).

יש גם נציג אחר של מכשירים כאלה - דיודה לאחור. הוא מייצג אותה דיודה המנהרה, אבל עם תכונות שונות. ההבדל הוא כי שווי המוליכות של הקשר ההפוך, שבו המכשיר לתיקון כרגיל "נעול", הוא גבוה יותר מאשר ישיר. המאפיינים נותרים מתאימים דיודת המנהרה: ביצועים, רעש עצמי נמוך, היכולת ליישר את הרכיבים משתנים.