بخش دیود تونل (Tunnel diode) _ بسیار رسانا و بسیار پر فشار
ویژگی مقاومت منفی در دیود تونل (Tunnel diode)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
افزودن مقدار کنترل شده ناخالصی می تواند قابلیت های رسانایی یک نیمه هادی را تغییر دهد. قابلیت های هدایت دیود تونلی با افزودن غلظت بالاتری از ناخالصی ها نسبت به دیود استاندارد به روشی منحصر به فرد تغییر می کند.یک دستگاه نیمه هادی دو عنصری با ساختاری مشابه دیود سیلیکونی معمولی است . این دستگاه دارای یک آند متصل به مواد نوع P و یک کاتد متصل به مواد نوع N می باشد. این دو ماده در یک نقطه یا اتصال مشترک به هم متصل می شوند. با این حال، دیود تونل فراتر از این نقطه کاملاً متفاوت است. به عنوان مثال، مواد نوع P و نوع N به شدت دوپ شده اند. این بدان معنی است که مواد دارای غلظت نسبتاً بالایی از ناخالصی هستند. سطوح دوپینگ معمولی ممکن است صد تا چند هزار برابر یک دیود سیلیکونی معمولی باشد.
_vxii.jpg)
دوپینگ شدید مواد نیمه هادی یک دیود تونلی باعث می شود که مواد نوع N دارای تعداد زیادی الکترون آزاد و مواد نوع P دارای تعداد زیادی سوراخ باشد. محتوای حامل جریان بالای مواد کریستالی باعث می شود که عرض ناحیه تخلیه بسیار نازک باشد. به طور کلی، پهنای ناحیه تخلیه تنها 100/1 دیود معمولی است. این به حامل های جریان اجازه می دهد تا زمانی که ولتاژ بایاس کاهش می‌یابد، از سد عبور کنند نه اینکه از آن عبور کنند.الکترون ها باید انرژی خارجی کافی برای عبور از سد سطحی یک اتصال داشته باشند . به دلیل افزایش تعداد حامل های جریان و سد نازکی که در دیود های تونلی وجود دارد، الکترون ها تمایل دارند با مقدار بسیار کمی انرژی از سد عبور کنند. در بسیاری از موارد، دمای محیط ممکن است برای ایجاد مقداری رسانایی کافی باشد. این می تواند در مواردی رخ دهد که ولتاژ بایاس بسیار کمی اعمال شده باشد. حامل های فعلی تمایل دارند در سراسر مانع حرکت کنند که گویی وجود ندارد.
_lqw5.gif)
عملکرد یک دیود تونلی را می توان با توجه به مقدار و قطبیت ولتاژ بایاس اعمال شده تغییر داد. سه شرط سوگیری مورد بحث در عرض چند میلی ولت رخ می دهد. محدوده کلی عملیات چیزی بین 0 تا 600 میلی ولت است. ولتاژ دقیق برای هر شرایط بایاس به مواد مورد استفاده در ساخت دیود بستگی دارد. در ساخت اکثر دیود های تونلی می توان از ژرمانیوم یا آرسنید گالیم استفاده کرد. سطح دوپینگ مواد نوع P و نوع N ارتباط زیادی با سایر خصوصیات دارد. برای مثال، جریان اوج (I P )، می تواند از چند میکرو آمپر تا 100 آمپر متغیر باشد. با این حال، اوج ولتاژ (V P )، به حداکثر مقدار در محدوده 600 میلی ولت محدود می شود. به همین دلیل، یک دیود تونلی می تواند به راحتی آسیب ببیند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک