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

عرض منطقه تخلیه در دیود تونل (Tunnel diode)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )


دیود تونلی ( همچنین به عنوان دیود اساکی شناخته می شود ) نوعی از دیود های نیمه هادی است که به دلیل اثر مکانیکی کوانتومی به نام تونل زنی به طور موثر " مقاومت منفی" دارد. دیودهای تونلی یک اتصال pn  به شدت دوپ شده دارند که حدود 10 نانومتر عرض دارد. دوپینگ شدید منجر به شکستگی شکاف نواری می‌شود، جایی که حالت‌های الکترونی نوار رسانایی در سمت N کم و بیش با حالت‌های سوراخ باند ظرفیت در سمت P همسو می‌شوند.


ناحیه تخلیه ناحیه ای در دیود اتصال pn است که حامل های بار متحرک ( الکترون ها و حفره های آزاد) وجود ندارند. ناحیه تخلیه مانند یک مانع عمل می کند که با جریان الکترون ها از نیمه هادی نوع n و حفره های نیمه هادی نوع p مخالفت می کند.عرض یک منطقه تخلیه بستگی به تعداد ناخالصی های اضافه شده دارد. ناخالصی ها اتم هایی هستند که برای افزایش رسانایی الکتریکی به نیمه هادی های نوع p و نوع n وارد می شوند.اگر تعداد کمی ناخالصی به دیود اتصال pn (نیمه هادی نوع p و نوع n) اضافه شود، یک منطقه تخلیه گسترده تشکیل می شود. از طرف دیگر، اگر تعداد زیادی ناخالصی به دیود اتصال pn اضافه شود، یک ناحیه تخلیه باریک تشکیل می شود.




در دیود تونلی، نیمه هادی نوع p و نوع n به شدت دوپ شده است که به این معنی است که تعداد زیادی ناخالصی به نیمه هادی های نوع p و n وارد می شود. این فرآیند دوپینگ سنگین یک منطقه تخلیه بسیار باریک ایجاد می کند. غلظت ناخالصی ها در دیود تونلی 1000 برابر بیشتر از دیود معمولی اتصال pn است.در دیود اتصال pn معمولی، عرض تخلیه در مقایسه با دیود تونل بزرگ است. این لایه تخلیه گسترده یا منطقه تخلیه در دیود معمولی با جریان جریان مخالف است. از این رو، لایه تخلیه به عنوان یک مانع عمل می کند. برای غلبه بر این مانع، باید ولتاژ کافی اعمال کنیم. هنگامی که ولتاژ کافی اعمال می شود، جریان الکتریکی از طریق دیود معمولی اتصال pn شروع به جریان می کند.بر خلاف دیود اتصال pn معمولی، عرض یک لایه تخلیه در دیود تونلی بسیار باریک است. بنابراین اعمال یک ولتاژ کم برای تولید جریان الکتریکی در دیود تونل کافی است.دیودهای تونلی نسبت به دیودهای اتصال pn معمولی قادرند برای مدت طولانی پایدار بمانند. آنها همچنین قادر به انجام عملیات با سرعت بالا هستند. 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک