Զարմանալի կիսահաղորդչային սարքը `թունելի դիոդ

Ուսումնասիրելով տարբեր լրատվամիջոցների միջեւ կապի բնագավառում փոխարինող հոսանքի ուղղման մեխանիզմը `կիսահաղորդիչը եւ մետաղը առաջացան այն վարկածը, որ այն հիմնված է գանձման կրիչի այսպես կոչված թունելացման վրա: Այնուամենայնիվ, այդ ժամանակ (1932 թ.) Կիսահաղորդչային տեխնոլոգիաների զարգացման մակարդակը թույլ չէր տալիս մեզ հաստատել փորձը: Միայն 1958 թ.-ին ճապոնացի գիտնական Էսակի կարողացավ հաստատել այն փայլուն, ստեղծելով առաջին թունելի դիոդ: Իր զարմանահրաշ հատկությունների շնորհիվ (այսինքն, արագությունը), այս սարքը գրավեց տարբեր տեխնիկական ոլորտների մասնագետների ուշադրությունը: Այստեղ արժե բացատրել, որ դիոդը էլեկտրոնային սարքն է, որը մի դեպքում երկու տարբեր նյութերի համադրություն է, տարբեր տիպի հաղորդակցության հետ: Հետեւաբար էլեկտրական հոսանքը կարող է անցնել միայն մեկ ուղղությամբ: Բեւեռության վերադարձը հանգեցնում է դիոդի «փակման» եւ նրա դիմադրության աճի: Լարման ավելացումը հանգեցնում է «վթարի»:

Տեսնենք, թե ինչպես է աշխատում թունելի դիդը: Դասական ուղղիչ կիսահաղորդչային սարքավորումն օգտագործում է բյուրեղներ, որոնցից 10-ից ոչ ավել քանակությամբ կեղտաջրերի քանակը 17 (-3 սանտիմետր) է: Եվ քանի որ այս պարամետրը անմիջականորեն կապված է անվճար տրանսպորտային միջոցների քանակի հետ, պարզվում է, որ վերջինը երբեք չի կարող լինել ավելի բարձր, քան նշված սահմանը:

Կա մի բանաձեւ, որը հնարավորություն է տալիս որոշել միջանկյալ գոտու հաստությունը (անցումային pn):

L = ((E * (Uk-U)) / (2 * Pi * q) * ((Na + Nd) / (Na * Nd))

Որտեղ Na եւ Nd են համապատասխանաբար ionized ընդունողներ եւ դոնորներ, Pi-3.1416; Q էլեկտրոնային լիցքի արժեքն է. U- մուտքային լարումը. ՈւՔ-ն անցումային հատվածի պոտենցիալ տարբերությունն է. E- ն է դիէլեկտրական մշտական արժեքը :

Բանաձեւի հետեւանքն այն է, որ դասական դիոդի pn հանգույցը բնութագրվում է ցածր դաշտային ուժով եւ համեմատաբար մեծ հաստությամբ: Էլեկտրոնների ազատ գոտու մուտք գործելու համար նրանք լրացուցիչ էներգիա են պահանջում (շփվում են դրսից):

Թունելի դիոդը իր դիզայնի մեջ օգտագործում է այնպիսի կիսահաղորդիչների տեսակներ, որոնք փոխում են անուղղակի բովանդակությունը 10 դեպի 20 (-3 սանտիմետր) հզորություն, ինչը դասակարգայիններից տարբերվող մեծության կարգ է: Դա հանգեցնում է անցումային հաստության կտրուկ նվազմանը, pn տարածաշրջանի տարածաշրջանում դաշտային ուժեղության կտրուկ աճին եւ որպես հետեւանք, դեպի թունելի հանգույցի հայտնաբերում, երբ էլեկտրոնը լրացուցիչ էներգիա չի պահանջում, որպեսզի ավելացնեն վալանսային գոտին: Դա այն է , որ մասնիկի էներգիայի մակարդակը չի փոխվում, երբ խոչընդոտը անցնում է: Թունելի դիոդը կարելի է հեշտությամբ տարբերվել սովորականներից ` ընթացիկ-լարման բնույթով: Այս ազդեցությունը ստեղծում է այնպիսի բախում, որը տարբերվում է դիֆերենցիալ դիմադրության բացասական արժեքից: Դրա շնորհիվ թունելի դիոդները լայնորեն կիրառվում են բարձր հաճախականությամբ սարքերի մեջ (նվազեցնելով pn բացը հաստությունը նման սարքի բարձր արագությամբ), ճշգրիտ չափիչ սարքավորումները, գեներատորները եւ, իհարկե, համակարգչային տեխնոլոգիաները:

Չնայած տոննինգի ազդեցության ներկա տերմինը կարող է հոսում երկու ուղղություններով, դիոդի անմիջական կապակցությամբ, անցումային գոտում ինտենսիվությունը մեծանում է, նվազեցնելով թյունինգի ընդունելի էլեկտրոնների քանակը: Լարման բարձրացումը հանգեցնում է թունելի ամբողջական անհետացմանը եւ ազդեցությունը միայն սովորական ցրված է (ինչպես դասական դիոդներում):

Նմանատիպ սարքավորումների եւս մեկ ներկայացուցիչ կա `հակառակ դիոդ: Այն նույն թունելի դիդը, բայց փոփոխված հատկություններով: Տարբերությունն այն է, որ հակառակ կապի փոխանցման արժեքը, որի մեջ սովորական ուղղիչ սարքը «փակվում է», ավելի բարձր է, քան ուղղակի մեկի համար: Մնացած հատկությունները համապատասխանում են թունելի դիոդին `արագություն, փոքրիկ ներքին շնչառություն, փոփոխական բաղադրիչների շտկման ունակություն: