دیدکلی
دیود تونلی یک قطعه پیوندی p-n است که بر اساس
تونل زنی مکانیک کوانتومی الکترونها از درون
سد پتانسیل پیوند عمل می‌کند. چگونگی تونل زنی برای جریان معکوس در اصل
اثر زنر است، هر چند مقدار اندکی گرایش معکوس برای شروع آن در دیودهای تونلی لازم است.
عملکرد دیود تونلی
دیود تونلی که شامل پیوند p-n است، در حالت تعادل
تراز فرمی ، در سراسر آن ثابت است.( E
ft در زیر لبه
نوار ظرفیت طرف P قرار دارد و E
fn بالای لبه
نوار هدایت در طرف n واقع است).
نوارها در مقیاس
انرژی ، همپوشانی کرده‌اند تا E
f (انرژی فرعی) ثابت بماند. مفهوم آن اینست که با اندکی گرایش مستقیم یا معکوس وضعیتهای پر و خالی در مقابل هم قرار می‌گیرند که فاصله بین آنها اساسا پهنای ناحیه تهی است.
دیود تونلی تحت گرایش معکوس
تحت یک گرایش معکوس این امکان فراهم می‌شود که
الکترونها از حالت پر نوار ظرفیت در زیر E
ft به حالتهای خالی نوار هدایت در بالای E
fn تونل بزنند. این شرایط مشابه اثر زنری است، با این تفاوت که هیچگونه گرایشی برای ایجاد حالت همپوشانی نوارها لازم نیست. با ادامه افزایش گرایش معکوس E
fn به پایین آمدن خود در مقیاس انرژی نسبت به E
fp ادامه داده و حالتهای پر بیشتری را از طرف p مقابل حالتهای خالی طرف n قرار می‌دهد. در نتیجه تونل زنی الکترونها از P به n با افزایش گرایش معکوس زیاد می‌شود.
دیود تونلی تحت گرایش مستقیم
وقتی یک گرایش مستقیم اعمال شود، E
fn نسبت به E
fp به اندازه qv در مقیاس انرژی افزایش می‌یابد. در نتیجه الکترونها زیر E
fn در طرف n در مقابل وضعیتهای خالی بالای E
fp در طرف P قرار می‌گیرند. این جریان مستقیم با افزایش گرایش مادامی که حالتهای پر بیشتری در مقابل حالتهای خالی قرار می‌گیرند، افزایش می‌یابد.
مقاومت فعال
در دیودهای تونلی با گرایش مستقیم ، هنگامی که E
fn به افزایش خود نسبت به E
fp ادامه می‌دهد، به نقطه‌ای می‌رسیم که در آن نوارها از مقابل هم می‌گذرند. در این حالت تعداد حالتهای پر در مقابل حالتهای خالی کاهش می‌یابد. این ناحیه از این جهت اهمیت دارد که کاهش جریان تونل زنی با افزایش گرایش ناحیه‌ای با شیب منفی تولید می‌کند.
مقاومت فعال (دینامیک)
dv/dt منفی است. این ناحیه با مقاومت منفی در بسیاری از کاربردها مفید است. اگر گرایش مستقیم بعد از ناحیه با مقاومت منفی افزایش یابد، جریان دوباره شروع به افزایش می‌کند.
کاربردهای مداری
مقاومت منفی دیود تونل را می‌توان برای
کلید زنی ، نوسان ، تقویت و سایر عملیات مداری مورد استفاده قرار داد. این حوزه وسیع کاربردی همراه با این واقعیت که فرایند تونل زنی تاخیر زمانی رانش و نفوذ را ندارد، دیود تونلی را یک انتخاب طبیعی برای مدارهای بسیار سریع ساخته است.
مباحث مرتبط با عنوان
