Tunnel Diode juga dikenali sebagai Eskari diode dan merupakan semikonduktor yang sangat doped yang mampu beroperasi dengan sangat pantas. Leo Esaki mencipta diod Tunnel pada bulan Ogos 1957. Bahan Germanium pada dasarnya digunakan untuk membuat diod terowong. Mereka juga boleh dibuat dari bahan gallium arsenide dan bahan silikon. Sebenarnya, ia digunakan dalam pengesan frekuensi dan penukar. Diod Tunnel menunjukkan rintangan negatif dalam julat operasi mereka. Oleh itu, ia boleh digunakan sebagai penguat , pengayun dan di mana-mana litar pensuisan.

Apakah Diod Terowong?

Tunnel Diode adalah Persimpangan P-N peranti yang menunjukkan rintangan negatif. Apabila voltan dinaikkan daripada arus yang mengalir melaluinya berkurang. Ia berfungsi berdasarkan prinsip kesan Terowong. Dioda Logam-Penebat-Logam (MIM) adalah jenis dioda Terowong yang lain, tetapi aplikasi yang ada pada masa ini nampaknya terbatas pada lingkungan penyelidikan kerana kepekaan yang mewarisi, aplikasinya dianggap sangat terbatas pada lingkungan penyelidikan. Terdapat satu lagi dioda yang dipanggil Dioda Logam-Penebat-Penebat-Logam (MIIM) yang merangkumi lapisan penebat tambahan. Diod terowong adalah peranti dua terminal dengan semikonduktor jenis-n sebagai katod dan semikonduktor jenis-p sebagai anod. Diod terowong simbol litar adalah seperti gambar di bawah.

Diod Terowong

Fenomena Kerja Diod Terowong

Berdasarkan teori mekanik klasik, zarah mesti memperoleh tenaga yang sama dengan tinggi penghalang tenaga berpotensi, jika ia harus bergerak dari satu sisi penghalang ke yang lain. Jika tidak, tenaga harus dibekalkan dari beberapa sumber luaran, jadi elektron persimpangan sisi N dapat melintasi penghalang persimpangan untuk mencapai sisi P persimpangan. Sekiranya penghalang itu tipis seperti pada terowong dioda, menurut persamaan Schrodinger menunjukkan bahawa terdapat sejumlah besar kebarangkalian dan kemudian suatu elektron akan menembusi penghalang tersebut. Proses ini akan berlaku tanpa kehilangan tenaga pada bahagian elektron. Tingkah laku mekanik kuantum menunjukkan terowong. Kekotoran tinggi Peranti persimpangan P-N dipanggil sebagai terowong-dioda. Fenomena terowong memberikan kesan pembawa majoriti.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Di mana,

‘E’ adalah tenaga penghalang,
‘P’ adalah kebarangkalian zarah melintasi penghalang,
‘W’ adalah lebar penghalang

Pembinaan Diod Terowong

Diod mempunyai badan seramik dan penutup kedap hermetikal di atas. Titik timah kecil disatukan atau dipateri pada pelet Ge-jenis Ge yang sangat banyak. Pelet disolder ke kontak anod yang digunakan untuk pelesapan haba. Titik timah dihubungkan ke kenalan katod melalui skrin mesh digunakan untuk mengurangkan kearuhan .

Pembinaan Diod Terowong

Operasi dan Ciri-Cirinya

Operasi diod terowong terutamanya merangkumi dua kaedah biasing seperti maju dan mundur

Keadaan Bias Ke Hadapan

Di bawah keadaan bias ke hadapan, ketika voltan meningkat, arus kemudian menurun dan dengan itu menjadi semakin tidak sejajar, yang dikenali sebagai rintangan negatif. Peningkatan voltan akan menyebabkan beroperasi sebagai dioda normal di mana pengaliran elektron bergerak melintasi Diod persimpangan P-N . Kawasan rintangan negatif adalah kawasan operasi yang paling penting untuk diod terowong. Ciri-ciri diod terowong dan simpang P-N normal berbeza antara satu sama lain.

Keadaan Bias Balik

Di bawah keadaan terbalik, diod terowong bertindak sebagai diod belakang atau diod belakang. Dengan voltan offset sifar, ia boleh bertindak sebagai penerus cepat. Dalam keadaan bias terbalik, keadaan kosong di sisi-n sejajar dengan keadaan yang diisi di sisi-p. Pada arah terbalik, elektron akan terowong melalui penghalang yang berpotensi. Kerana kepekatan doping yang tinggi, diod terowong bertindak sebagai konduktor yang sangat baik.

Ciri-ciri Diod Terowong

Rintangan ke hadapan sangat kecil kerana kesan tunnelingnya. Peningkatan voltan akan menyebabkan kenaikan arus sehingga mencapai arus puncak. Tetapi jika voltan meningkat melebihi voltan puncak maka arus akan menurun secara automatik. Kawasan rintangan negatif ini berlaku hingga titik lembah. Arus melalui dioda minimum pada titik lembah. Diod terowong bertindak sebagai dioda normal jika berada di luar titik lembah.

Komponen Semasa dalam Tunnel Diode

Arus total diod terowong diberikan di bawah

Saya_t= Saya_{untuk dilakukan}+ Saya_diod+ Saya_berlebihan

Arus yang mengalir di diod terowong adalah sama dengan arus yang mengalir di diod simpang PN biasa yang diberikan di bawah

Saya_diod= Saya_buat* (luput ( ? * V_t)) -1

Saya_buat - Arus tepu terbalik

V_t - Voltan bersamaan suhu

V - Voltan merentasi diod

yang - Faktor pembetulan 1 untuk Ge dan 2 untuk Si

Oleh kerana terowong parasit melalui kekotoran, arus yang berlebihan akan dikembangkan dan ini adalah arus tambahan di mana titik lembah dapat ditentukan. Arus terowong adalah seperti yang diberikan di bawah

Saya_{untuk dilakukan}= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^m)

Di mana, V₀ = 0.1 hingga 0.5 volt dan m = 1 hingga 3

R₀ = Rintangan diod terowong

Puncak Arus, Voltan Puncak Diod Terowong

Voltan puncak dan arus puncak diod terowong adalah maksimum. Biasanya untuk dioda Terowong, pemotongan voltan lebih banyak daripada voltan puncak. Dan arus lebihan dan arus diod boleh dianggap boleh diabaikan.

Untuk arus diod minimum atau maksimum

V = V_puncak, daripada_{untuk dilakukan}/ dV = 0

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

“gambarajah litar LED berkelip sederhana ”

Kemudian, 1 - m * (V / V₀)^m= 0

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

Rintangan Negatif Maksimum Diod Terowong

Rintangan negatif isyarat kecil diberikan di bawah

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

Sekiranya dI / dV = 0, R_n adalah maksimum, maka

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

Sekiranya V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} maka akan menjadi maksimum, jadi persamaan akan berlaku

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

Aplikasi Diod Terowong

Oleh kerana mekanisme terowong, ia digunakan sebagai suis berkelajuan tinggi.
Masa beralih adalah mengikut urutan nanosecond atau bahkan picosecond.
Oleh kerana ciri kurva tiga kali lipat dari arus, ia digunakan sebagai peranti penyimpanan memori logik.
Oleh kerana kapasitansi, induktansi dan rintangan negatif yang sangat kecil, ia digunakan sebagai pengayun gelombang mikro pada frekuensi sekitar 10 GHz.
Oleh kerana rintangan negatifnya, ia digunakan sebagai litar pengayun relaksasi.

jenis diod terowong

Kelebihan Diod Terowong

Kos rendah
Bunyi rendah
Kemudahan operasi
Kelajuan tinggi
Kuasa rendah
Tidak sensitif terhadap sinaran nuklear

Kekurangan Diod Terowong

Menjadi peranti dua terminal, ia tidak memberikan pengasingan antara rangkaian output dan input.
Julat voltan, yang boleh dikendalikan dengan betul dalam 1 volt atau lebih rendah.

Ini semua berkaitan dengan Diod Terowong litar dengan operasi, rajah litar dan aplikasinya. Kami percaya bahawa maklumat yang diberikan dalam artikel ini sangat membantu anda untuk memahami projek ini dengan lebih baik. Selanjutnya, sebarang pertanyaan mengenai artikel ini atau bantuan dalam melaksanakan projek elektrik dan elektronik , anda boleh menghubungi kami dengan menghubungi di ruangan komen di bawah. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah prinsip utama Kesan Terowong?

Kredit Foto: