Un diodo de túnel también se conoce como diodo Eskari y es un semiconductor altamente dopado que es capaz de funcionar muy rápido. Leo Esaki inventó el diodo de túnel en agosto de 1957. El material de germanio se utiliza básicamente para fabricar diodos de túnel. También pueden estar hechos de arseniuro de galio y materiales de silicio. De hecho, se utilizan en detectores y convertidores de frecuencia. El diodo de túnel presenta una resistencia negativa en su rango operativo. Por tanto, se puede utilizar como un amplificador , osciladores y en cualquier circuito de conmutación.

¿Qué es un diodo de túnel?

El diodo de túnel es el Unión PN dispositivo que presenta resistencia negativa. Cuando aumenta el voltaje, disminuye la corriente que fluye a través de él. Funciona según el principio del efecto Tunneling. El diodo Metal-Aislante-Metal (MIM) es otro tipo de diodo Túnel, pero su aplicación actual parece estar limitada a entornos de investigación debido a las sensibilidades heredadas, considerándose sus aplicaciones muy limitadas a los entornos de investigación. Hay un diodo más llamado Diodo Metal-Aislante-Aislante-Metal (MIIM) que incluye una capa aislante adicional. El diodo túnel es un dispositivo de dos terminales con semiconductor tipo n como cátodo y semiconductor tipo p como ánodo. El diodo de túnel símbolo de circuito es como se muestra a continuación.

Diodo de túnel

Fenómeno de funcionamiento del diodo de túnel

Según la teoría de la mecánica clásica, una partícula debe adquirir una energía igual a la altura de la barrera de energía potencial, si tiene que moverse de un lado de la barrera al otro. De lo contrario, la energía tiene que ser suministrada desde alguna fuente externa, por lo que los electrones del lado N de la unión pueden saltar sobre la barrera de la unión para alcanzar el lado P de la unión. Si la barrera es delgada, como en el diodo de túnel, de acuerdo con la ecuación de Schrodinger, hay una gran probabilidad de que un electrón penetre a través de la barrera. Este proceso ocurrirá sin ninguna pérdida de energía por parte del electrón. El comportamiento de la mecánica cuántica indica un túnel. La alta impureza Dispositivos de unión P-N se denominan diodos de túnel. El fenómeno de la tunelización proporciona un efecto portador mayoritario.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

Dónde,

'E' es la energía de la barrera,
'P' es la probabilidad de que la partícula cruce la barrera,
'W' es el ancho de la barrera

Construcción de diodo de túnel

El diodo tiene un cuerpo cerámico y una tapa de cierre hermético en la parte superior. Un pequeño punto de estaño se alea o se suelda a un gránulo de Ge tipo n muy dopado. El gránulo se suelda al contacto del ánodo que se utiliza para disipar el calor. El tin-dot está conectado al contacto del cátodo a través de una pantalla de malla que se utiliza para reducir la inductancia .

Construcción de diodo de túnel

Operación y sus características

El funcionamiento del diodo túnel incluye principalmente dos métodos de polarización, como avance y retroceso.

Condición de sesgo hacia adelante

En la condición de polarización directa, a medida que aumenta el voltaje, la corriente disminuye y, por lo tanto, se desalinea cada vez más, lo que se conoce como resistencia negativa. Un aumento en el voltaje conducirá a operar como un diodo normal donde la conducción de electrones viaja a través del Diodo de unión P-N . La región de resistencia negativa es la región operativa más importante para un diodo de túnel. Las características del diodo de túnel y del diodo de unión P-N normal son diferentes entre sí.

Condición de sesgo inverso

En la condición inversa, el diodo túnel actúa como un diodo trasero o un diodo inverso. Con voltaje de compensación cero, puede actuar como un rectificador rápido. En la condición de polarización inversa, los estados vacíos en el lado n se alinean con los estados llenos en el lado p. En la dirección inversa, los electrones atravesarán una barrera de potencial. Debido a sus altas concentraciones de dopaje, el diodo túnel actúa como un excelente conductor.

Características del diodo de túnel

La resistencia hacia adelante es muy pequeña debido a su efecto de túnel. Un aumento de voltaje conducirá a un aumento de la corriente hasta que alcance la corriente máxima. Pero si el voltaje aumenta más allá del voltaje pico, la corriente disminuirá automáticamente. Esta región de resistencia negativa prevalece hasta el punto del valle. La corriente a través del diodo es mínima en el punto del valle. El diodo túnel actúa como un diodo normal si está más allá del punto de valle.

Componentes actuales en un diodo de túnel

La corriente total de un diodo de túnel se da a continuación.

I_t= Yo_hacer+ Yo_diodo+ Yo_exceso

La corriente que fluye en el diodo túnel es la misma que la corriente que fluye en el diodo de unión PN normal que se indica a continuación

I_diodo= Yo_hacer* ( exp ( ? * V_t) ) -1

I_hacer - Corriente de saturación inversa

V_t - Voltaje equivalente a temperatura

V - Voltaje a través del diodo

la - Factor de corrección 1 para Ge y 2 para Si

Debido al túnel parásito a través de las impurezas, se desarrollará el exceso de corriente y es una corriente adicional por la que se puede determinar el punto del valle. La corriente de tunelización es la que se indica a continuación.

I_hacer= (V / R₀) * exp (- (V / V₀)^metro)

Dónde, V₀ = 0,1 a 0,5 voltios ym = 1 a 3

R₀ = Resistencia de diodo de túnel

Corriente máxima, voltaje máximo del diodo de túnel

La tensión máxima y la corriente máxima de un diodo de túnel son máximas. Normalmente, para un diodo túnel, el corte de voltaje es mayor que el voltaje pico. Y el exceso de corriente y la corriente del diodo pueden considerarse insignificantes.

Para una corriente de diodo mínima o máxima

V = V_cima, de_hacer/ dV = 0

(1 / R₀) * (exp (- (V / V₀)^metro) - (m * (V / V₀)^metro* exp (- (V / V₀)^metro) = 0

“¿Qué es una interrupción? ”

Entonces, 1 - m * (V / V₀)^metro= 0

Vpico = ((1 / m)^{(1 / m)}) * V₀* exp (-1 / m)

Resistencia máxima negativa de un diodo de túnel

La resistencia negativa de una pequeña señal se da a continuación.

R_norte= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1 - (m * (V / V₀)^metro) * exp (- (V / V₀)^metro) / R₀= 0

Si dI / dV = 0, R_norte es máximo, entonces

(m * (V / V₀)^metro) * exp (- (V / V₀)^metro) / R₀= 0

Si V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} entonces será máximo, por lo que la ecuación será

(R_norte)_max= - (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

Aplicaciones de diodos de túnel

Debido al mecanismo de túnel, se utiliza como un interruptor de velocidad ultra alta.
El tiempo de conmutación es del orden de nanosegundos o incluso picosegundos.
Debido a la característica de triple valor de su curva de la corriente, se utiliza como un dispositivo de almacenamiento de memoria lógica.
Debido a su capacitancia, inductancia y resistencia negativa extremadamente pequeñas, se utiliza como oscilador de microondas a una frecuencia de aproximadamente 10 GHz.
Debido a su resistencia negativa, se utiliza como circuito oscilador de relajación.

tipos de diodos de túnel

Ventajas del diodo de túnel

Bajo costo
Ruido bajo
Facilidad de operación
Alta velocidad
Baja potencia
Insensible a las radiaciones nucleares

Desventajas del diodo de túnel

Al ser un dispositivo de dos terminales, no proporciona aislamiento entre los circuitos de entrada y salida.
El rango de voltaje, que se puede operar correctamente en 1 voltio o menos.

Todo esto se trata de Diodo de túnel circuito con operaciones, diagrama de circuito y sus aplicaciones. Creemos que la información proporcionada en este artículo es útil para comprender mejor este proyecto. Además, cualquier consulta relacionada con este artículo o cualquier ayuda para implementar el proyectos eléctricos y electrónicos , no dude en acercarse a nosotros conectándose en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es el principio principal del efecto túnel?

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