Ang isang Tunnel Diode ay kilala rin bilang Eskari diode at ito ay isang highly doped semiconductor na may kakayahang napakabilis na operasyon. Inimbento ni Leo Esaki ang Tunode diode noong Agosto 1957. Ang materyal na Germanium ay karaniwang ginagamit upang gumawa ng mga diode ng lagusan. Maaari rin silang magawa mula sa mga materyal na gallium arsenide at silicon. Sa totoo lang, ginagamit ang mga ito sa mga detektor ng dalas at mga converter. Ang Tunnel diode ay nagpapakita ng negatibong paglaban sa kanilang saklaw ng pagpapatakbo. Samakatuwid, maaari itong magamit bilang isang amplifier , oscillator at sa anumang switching circuit.

Ano ang isang Tunnel Diode?

Ang Tunnel Diode ay ang P-N junction aparato na nagpapakita ng negatibong paglaban. Kapag ang boltahe ay nadagdagan kaysa sa kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito bumababa. Gumagawa ito sa prinsipyo ng Tunneling effect. Ang Metal-Insulator-Metal (MIM) diode ay isa pang uri ng Tunnel diode, ngunit ang kasalukuyang aplikasyon ay lilitaw na limitado sa mga kapaligiran sa pagsasaliksik dahil sa pagmamana ng mga sensitibo, ang mga aplikasyon nito ay itinuturing na napakalimitado sa mga kapaligiran sa pagsasaliksik. Mayroong isa pang diode na tinatawag Metal-Insulator-Insulator-Metal (MIIM) diode na nagsasama ng isang karagdagang layer ng insulator. Ang tunnel diode ay isang aparato na may dalawang terminal na may n-type na semiconductor bilang cathode at p-type semiconductor bilang isang anode. Nag-diode ang lagusan simbolo ng circuit ay tulad ng ipinakita sa ibaba.

Tunnel Diode

Tunnel Diode Nagtatrabaho kababalaghan

Batay sa teorya ng klasikal na mekanika, ang isang maliit na butil ay dapat kumuha ng enerhiya na katumbas ng potensyal na taas ng hadlang ng enerhiya, kung kailangan itong lumipat mula sa isang gilid ng hadlang patungo sa iba pa. Kung hindi man, ang enerhiya ay kailangang ibigay mula sa ilang panlabas na mapagkukunan, kaya ang mga panig na elektron ng N na panig ay maaaring tumalon sa ibabaw ng hadlang ng kantong upang maabot ang P-gilid ng kantong. Kung ang hadlang ay manipis tulad ng sa tunnel diode, ayon sa equation ng Schrodinger na nagpapahiwatig na mayroong isang malaking halaga ng posibilidad at pagkatapos ay isang elektron ay tumagos sa pamamagitan ng hadlang. Mangyayari ang prosesong ito nang walang anumang pagkawala ng enerhiya sa bahagi ng electron. Ang pag-uugali ng quantum mechanical ay nagpapahiwatig ng tunneling. Ang mataas na karumihan Mga aparatong P-N junction ay tinawag bilang mga tunnel-diode. Ang hindi pangkaraniwang bagay na tunneling ay nagbibigay ng isang karamihan sa mga epekto ng carrier.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Kung saan,

Ang 'E' ay ang lakas ng hadlang,
Ang 'P' ay ang posibilidad na ang maliit na butil ay tumatawid sa hadlang,
Ang 'W' ay ang lapad ng hadlang

Pagtatayo ng Tunnel Diode

Ang diode ay may ceramic body at isang hermetically sealing na talukap sa itaas. Ang isang maliit na tuldok na lata ay naka-alloy o na-solder sa isang mabibigat na na-doped na pellet ng n-type na Ge. Ang pellet ay solder upang makipag-ugnay sa anode na ginagamit para sa pagwawaldas ng init. Ang tin-dot ay konektado sa contact sa cathode sa pamamagitan ng isang mesh screen na ginagamit upang mabawasan ang inductance .

Pagtatayo ng Tunnel Diode

Ang pagpapatakbo at ang Mga Katangian nito

Pangunahing kasama sa pagpapatakbo ng tunode diode ang dalawang mga bias na pamamaraan tulad ng forward at reverse

Pasulong na Kundisyon ng Bias

Sa ilalim ng pasulong na kundisyon ng bias, habang tumataas ang boltahe, bumababa ang kasalukuyang kasalukuyang at sa gayon ay lalong nagiging hindi nakahanay, na kilala bilang negatibong paglaban. Ang isang pagtaas sa boltahe ay hahantong sa pagpapatakbo bilang isang normal na diode kung saan ang pagdadaloy ng mga electron ay naglalakbay sa kabuuan P-N jode diode . Ang rehiyon ng negatibong pagtutol ay ang pinakamahalagang rehiyon ng pagpapatakbo para sa isang Tunnel diode. Ang Tunnel diode at normal na mga katangian ng P-N junction diode ay magkakaiba sa bawat isa.

Reverse Condition ng Bias

Sa ilalim ng reverse kondisyon, ang tunnel diode ay kumikilos bilang isang back diode o backward diode. Sa zero na offset boltahe, maaari itong kumilos bilang isang mabilis na tagapagtama. Sa kabaligtaran na kundisyon ng bias, ang mga walang laman na estado sa n-panig ay nakahanay sa mga puno ng estado sa p-gilid. Sa pabaliktad na direksyon, ang mga electron ay tatakbo sa pamamagitan ng isang potensyal na hadlang. Dahil sa mataas na konsentrasyon ng pag-doping, ang tunnel diode ay kumikilos bilang isang mahusay na conductor.

Mga Katangian ng Tunnel Diode

Ang paglaban sa unahan ay napakaliit dahil sa tunneling effect nito. Ang isang pagtaas sa boltahe ay hahantong sa isang pagtaas sa kasalukuyang hanggang sa maabot nito ang kasalukuyang rurok. Ngunit kung ang boltahe ay tumaas nang lampas sa rurok na boltahe kung gayon ang kasalukuyang ay awtomatikong babawasan. Ang rehiyon ng negatibong paglaban ay nananaig hanggang sa lambak. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng diode ay minimum sa point ng lambak. Ang tunnel diode ay gumaganap bilang isang normal na diode kung ito ay lampas sa lambak.

Mga Kasalukuyang Mga Bahagi sa isang Tunnel Diode

Ang kabuuang kasalukuyang ng isang diode ng lagusan ay ibinibigay sa ibaba

Ako_t= Ako_gagawin+ Ako_diode+ Ako_sobra

Ang kasalukuyang dumadaloy sa tunnel diode ay kapareho ng kasalukuyang dumadaloy sa normal na PN junction diode na ibinibigay sa ibaba

Ako_diode= Ako_gawin* (exp ( ? * V_t)) -1

Ako_gawin - Reverse saturation kasalukuyang

V_t - Katumbas ng boltahe ng temperatura

V - Boltahe sa kabila ng diode

ang - Kadahilanan ng pagwawasto 1 para sa Ge at 2 para sa Si

Dahil sa parasitiko na tunneling sa pamamagitan ng mga impurities, ang labis na kasalukuyang ay bubuo at ito ay isang karagdagang kasalukuyang kung saan maaaring matukoy ang punto ng lambak. Ang kasalukuyang tunneling ay tulad ng ibinigay sa ibaba

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

Kung saan, V₀ = 0.1 hanggang 0.5 volts at m = 1 hanggang 3

R₀ = Paglaban ng tunnel diode

Kasalukuyang Kasalukuyang, Boltahe na Pataas ng Tunnel Diode

Ang pinakamataas na boltahe at rurok na kasalukuyang ng isang tunnel diode ay maximum. Karaniwan para sa isang Tunnel diode, ang hiwa ng boltahe ay higit sa rurok na boltahe. At ang labis na kasalukuyang at kasalukuyang diode ay maaaring maituring na bale-wala.

Para sa isang minimum o maximum na kasalukuyang diode

V = V_rurok, ng_gagawin/ dV = 0

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

“madaling mga proyekto sa electronics para sa mga nagsisimula ”

Pagkatapos, 1 - m * (V / V₀)^m= 0

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

Pinakamataas na Negatibong Paglaban ng isang Tunnel Diode

Ang negatibong paglaban ng isang maliit na signal ay ibinibigay sa ibaba

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

Kung dI / dV = 0, R_n ay maximum, pagkatapos

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

Kung V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} pagkatapos ay magiging maximum, kaya ang equation ay magiging

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

Mga Application ng Tunnel Diode

Dahil sa mekanismo ng tunneling, ginagamit ito bilang isang ultra high speed switch.
Ang oras ng paglipat ay ayon sa pagkakasunud-sunod ng mga nanosecond o kahit na mga picosecond.
Dahil sa triple na tampok na tampok ng curve nito mula sa kasalukuyang, ginagamit ito bilang isang aparato ng pag-iimbak ng memorya ng lohika.
Dahil sa napakaliit na capacitance, inductance at negatibong paglaban, ginagamit ito bilang isang oscillator ng microwave sa dalas na halos 10 GHz.
Dahil sa negatibong paglaban nito, ginagamit ito bilang isang relaxation oscillator circuit.

mga uri ng diode ng lagusan

Mga kalamangan ng Tunnel Diode

Mura
Mababang ingay
Dali ng operasyon
Ang bilis ng bilis
Mababang lakas
Hindi sensitibo sa mga radiasyong nukleyar

Mga disadvantages ng Tunnel Diode

Ang pagiging isang dalawang-terminal na aparato, nagbibigay ito ng walang paghihiwalay sa pagitan ng mga output at input ng mga circuit.
Ang saklaw ng boltahe, na maaaring mapatakbo nang maayos sa 1 volt o mas mababa.

Ito ay tungkol sa Tunnel Diode circuit na may operasyon, circuit diagram at mga aplikasyon nito. Naniniwala kami na ang impormasyong ibinigay sa artikulong ito ay kapaki-pakinabang para sa iyo para sa isang mas mahusay na pag-unawa sa proyektong ito. Bukod dito, ang anumang mga query tungkol sa artikulong ito o anumang tulong sa pagpapatupad ng mga proyektong elektrikal at electronics , maaari kang huwag mag-atubiling lumapit sa amin sa pamamagitan ng pagkonekta sa seksyon ng komento sa ibaba. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang pangunahing prinsipyo ng Tunneling Effect?

Mga Kredito sa Larawan: