(طراحی مدار الکترونیکی) عملکرد دیود تونل (Tunnel diode) در مدارهای آشکار ساز و مدار های فرکانس بالا (برق _ الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : دیود تونلی یک نوع دیود حفاظتی است که قابلیت عملکرد بسیار سریع در حد فرکانس های ریز موج را داراست. این دیود بر پایهٔ اثر تونل زنی در مکانیک کوانتومی کار می کند. دیود های تونلی کاربرد های خود به را تا حد زیادی به FET ها داده اند. با وجود اینکه دیودهای تونلی همچنان در مدارهای آشکار ساز کاربرد گسترده ای دارند، ولی در زمینهٔ تقویت کنندگی که نیاز به خطی بودن مشخصه است، تکنولوژی های جایگزینی مثل گالیم آرسنید و سیلیکون – ژرمانیوم گسترش بیشتری یافته اند.
دیود تونل یک دیود اتصال بسیار رسانا و بسیار پر فشار که در ساختار آن جریان به دلیل تونل زنی القا می شود. تونل سازی پدیده انتقال در ماده نیمه هادی است که در آن حامل بار به جای صعود از طریق آن ، سد در برابر اضافه جریان را محکم می کند.دیود تونل مقاومت منفی در محدوده عملیاتی در مدارات الکترونیکی از خود نشان می دهد. بنابراین می توان از آن به عنوان تقویت کننده ، نوسان ساز و در هر مدار تعویض استفاده کرد.
در مدارهای آشکار ساز و مدار های فرکانس بالا دیود تونل تحت تابش موج الکترومغناطیسی محاسبه و با نتایج حاصل وقتی تابش الکترومغناطیسی وجود ندارد مقایسه شده است. برای محاسبه مشخصه جریان - ولتاژ نیاز به محاسبه ضریب عبور الکترون ها از ساختارهای سد و چاه در این قطعه می باشد که برای محاسبه ضریب عبور الکترون ها در حضور تابش الکترومغناطیسی روش تفاضل متناهی حوزه زمانی و در حالتی که تابش الکترومغناطیسی وجود ندارد روش ماتریس انتقال و روش تفاضل متناهی حوزه زمانی به کار برده شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که حضور تابش الکترومغناطیسی در مدارهای آشکار ساز و مدار های فرکانس بالا باعث می شود تا حالت های تشدید فرعی دیگری روی منحنی ضریب عبور ظاهر شوند که به فاصله از حالت تشدید اصلی (بدون حضور تابش الکترومغناطیسی) و از یکدیگر قرار دارند.
در کاربرد های مداری مقاومت منفی دیود تونل را می توان برای کلید زنی ، نوسان ، تقویت و سایر عملیات مداری مورد استفاده قرار داد. این حوزه وسیع کاربردی همراه با این واقعیت که فرآیند تونل زنی تاخیر زمانی رانش و نفوذ را ندارد، دیود تونلی را یک انتخاب طبیعی برای مدار های بسیار سریع ساخته است.
نویسنده: دکتر (افشین رشید )