Dispositif semi-conducteur étonnante

Lors de l' étude du mécanisme de redresser un courant alternatif sur le site de contact de deux environnements différents – le semi – conducteur et le métal, il a été émis l' hypothèse qu'elle est basée sur les tunnels que l' on appelle des porteurs de charge. Cependant, à cette époque (1932), le niveau de développement de la technologie des semi-conducteurs n'est pas permis de confirmer la conjecture de manière empirique. Seulement en 1958, un scientifique japonais Esaki a pu le confirmer avec brio, créant ainsi la première diode tunnel dans l'histoire. Merci à sa qualité étonnante (par exemple, la vitesse), ce produit a attiré l'attention des spécialistes dans divers domaines techniques. Il vaut la peine d'expliquer que la diode – un dispositif électronique, qui est une association d'un seul corps de deux matériaux différents ayant différents types de conductivité. Par conséquent, le courant électrique peut circuler à travers elle dans une seule direction. Changer la polarité des résultats dans « fermeture » de la diode et d'augmenter sa résistance. L'augmentation de la tension conduit à une « rupture ».

Voyez comment la diode tunnel. redresseur classique dispositif à semi – conducteur utilise un cristal ayant un certain nombre d'impuretés ne dépassant pas 10 à 17 degrés (degré -3 centimètre). Et puisque ce paramètre est directement lié au nombre de porteurs de charge libres, il se trouve que le passé ne peut jamais être plus que les limites spécifiées.

Il existe une formule qui permet de déterminer l'épaisseur de la zone intermédiaire (pn de transition):

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

où Na et Nd – nombre de donneurs ionisés et accepteurs, respectivement; Pi – 3,1416; q – la valeur de la charge de l' électron; U – tension appliquée; Fr – différence de potentiels à la transition; E – La valeur de la constante diélectrique.

Une conséquence de la formule est le fait que, pour une résistance à caractéristique de diode de transition pn classique de champ faible et une épaisseur relativement importante. Que les électrons peuvent obtenir une zone franche, ils ont besoin d'énergie supplémentaire (transmise de l'extérieur).

des diodes tunnel sont utilisés dans leur construction de tels types de semi-conducteurs, qui altèrent la teneur en impuretés de 10 à 20 degrés (degré -3 centimètres), ce qui est un ordre différent de ceux classiques. Cela conduit à une réduction spectaculaire de l'épaisseur de la transition, la forte augmentation de l'intensité du champ dans la région pn et, par conséquent, l'apparition de la transition de tunnel à l'entrée de l'électron de la bande de valence n'a pas besoin d'énergie supplémentaire. Cela se produit parce que le niveau d'énergie des particules ne change pas avec la barrière de passage. La diode tunnel se distingue facilement de la normale de sa caractéristique volt-ampère. Cet effet crée une sorte de montée subite sur elle – la résistance différentielle négative. En raison de cette diodes à effet tunnel sont largement utilisés dans des dispositifs à haute fréquence (épaisseur écart pn de réduction rend un tel dispositif une grande vitesse), l'équipement de mesure précis, des générateurs, et, bien sûr, les ordinateurs.

Bien courant lorsque l'effet de tunnel est capable de circuler dans les deux directions, en connectant directement la tension de la diode dans la zone de transition augmente, ce qui réduit le nombre d'électrons capables de passage par effet tunnel. augmentation de la tension conduit à la disparition complète du courant tunnel et l'effet est seulement diffus ordinaire (comme dans la diode classique).

Il y a aussi un autre représentant de tels dispositifs – diode arrière. Il représente la même diode tunnel, mais avec des propriétés modifiées. La différence est que la valeur de conductivité de la liaison inverse, dans lequel le dispositif de redressement d'habitude « verrouillé », il est plus élevé que dans direct. Les propriétés restantes correspondent à la diode tunnel: performance, faible bruit, la possibilité de redresser les composantes variables.