بخش دیود تونل (Tunnel diode) _  بسیار رسانا و بسیار پر فشار 

دیود تونل (Tunnel diode) نتیجه تنظیم دوپینگ نیمه هادی برای جابجایی باندهای ظرفیت و هدایت الکتریکی

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )



نکته : دیود اساس تمام دستگاه های نیمه هادی است. تنها از یک اتصال واحد از نواحی غنی از الکترون/حفره خالی و بدون الکترون/غنی از حفره ساخته شده است و به عنوان کنترل جریان برای سیستم عمل می کند و تنها با ارتقاء جریان یک طرفه جریان (در محدوده رتبه بندی ها) عمل می کند. استفاده از آنها در همه طرح های مدار وجود دارد و انواع مختلفی برای پیاده سازی های خاص تر مناسب هستند. یکی از این نوادگان دیود تونلی است که مانند یک دیود نصب شده به عقب با منحنی IV سینوسی در جهت بایاس رو به جلو (پیش اشباع) عمل می کند. کاربردهای دیود تونلی شامل تقویت، یکسوسازی و نوسان در فرکانس های بالا می باشد.

یک دیود تونلی منحصر به فرد است زیرا بایاس بیشتر باعث کاهش جریان جریان در سراسر دستگاه به دلیل دوپینگ بیشتر در مناطق نیمه هادی نوع P و N می شود. تونل زنی، یا فرآیندی که در آن یک الکترون به دلیل احتمال موج غیرصفر بر اساس مکانیک کوانتومی از یک مانع عبور می کند، به حامل های بار اجازه می دهد تا به یک منطقه ممنوعه کلاسیک یک سد انرژی پتانسیل که نمی تواند از آن عبور کند نفوذ کنند. در مقایسه با یک دیود اتصال PN معمولی، دیود تونل در حالی که در جهت رو به جلو کار می کند، ناحیه مقاومت منفی از خود نشان می دهد. در حالی که بیشتر عملیات از دیود استاندارد پیروی می کند، مقاومت منفی به طور قابل توجهی شکل منحنی IV را تغییر می دهد و یک لوب سینوسی از ولتاژ پایین به بالا در هنگام بایاس رو به جلو ایجاد می کند.



خروجی دیود تونل را در نظر بگیرید : مانند دیود استاندارد، رفتار IV در لبه ها مشابه است، با افزایش جریان در ابتدای هدایت رو به جلو تا رسیدن به حداکثر جریان پیش اشباع محلی. از این نقطه، بایاس رو به جلو اضافی باعث می شود که جریان قبل از برگشت به حداقل محلی کاهش یابد و با وارد شدن به اشباع با خروجی جریان نامحدود تا خرابی دی الکتریک و خرابی دستگاه افزایش یابد. این رفتار به دلیل دوپینگ شدیدتر در محل اتصال PN (منطقه تخلیه) است. به طور معمول، جریان دیود از نیمه هادی نوع P به نیمه هادی نوع N با بایاس رو به جلو جریان می یابد. افزایش دوپینگ باندهای هدایت نیمه هادی نوع N را با باندهای ظرفیت نیمه هادی نوع P تراز می کند و قطبیت را معکوس می کند. کوتاه کردن عرض منطقه تخلیه، نرخ تونل زنی را در حین بایاس رو به جلو افزایش می دهد و اجازه می دهد تا جریان (تا حداکثر جریان تونل زنی) جریان یابد، قبل از اینکه بایاس فزاینده باعث ایجاد شکاف در سطوح انرژی شود و دیود جریان جریان رو به جلو را خفه کند.به طور کلی، دیودهای تونلی به دلیل محدود کردن اندازه و فشردگی بسته بندی در فرآیند تولید قدیمی هستند - طراحان باید فضای تخته را برای مونتاژ از طریق سوراخ ایجاد کنند. 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک