Κατά τη μελέτη του μηχανισμού διόρθωσης μιας μεταβλητήςτο ρεύμα στην περιοχή επαφής δύο διαφορετικών μέσων - ενός ημιαγωγού και ενός μετάλλου, υποτίθεται ότι βασίζεται στο λεγόμενο φαινόμενο σήραγγας των φορέων φορτίου. Ωστόσο, εκείνη την εποχή (1932), το επίπεδο ανάπτυξης των τεχνολογιών ημιαγωγών δεν μας επέτρεψε να επιβεβαιώσουμε πειστικά την εικασία. Μόνο το 1958 ο ιαπωνικός επιστήμονας Yesaki κατάφερε να το επιβεβαιώσει με τη δημιουργία της πρώτης διόδου της ιστορίας. Λόγω των εκπληκτικών ιδιοτήτων του (ιδιαίτερα της ταχύτητας), αυτή η συσκευή έχει προσελκύσει την προσοχή των ειδικών σε διάφορους τεχνικούς τομείς. Αξίζει να εξηγηθεί εδώ ότι μια δίοδος είναι μια ηλεκτρονική συσκευή, η οποία είναι ένας συνδυασμός δύο διαφορετικών υλικών με διαφορετικούς τύπους αγωγιμότητας σε μία μόνο περίπτωση. Επομένως, ένα ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να περάσει από αυτό σε μία μόνο κατεύθυνση. Η αλλαγή της πολικότητας οδηγεί στο «κλείσιμο» της διόδου και στην αύξηση της αντίστασής της. Η αύξηση της τάσης οδηγεί σε βλάβη.
Рассмотрим, как работает туннельный диод.Μια κλασική συσκευή ημιαγωγού ανορθωτή χρησιμοποιεί κρυστάλλους με μια ποσότητα ακαθαρσιών όχι μεγαλύτερης από 10 έως το βαθμό 17 (-3 εκατοστόμετρο). Και επειδή αυτή η παράμετρος σχετίζεται άμεσα με τον αριθμό των φορέων ελεύθερου φορτίου, αποδεικνύεται ότι ο τελευταίος δεν μπορεί ποτέ να είναι μεγαλύτερος από το καθορισμένο όριο.
Υπάρχει ένας τύπος που σας επιτρέπει να καθορίσετε το πάχος της ενδιάμεσης ζώνης (διακλάδωση p-n):
(Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1050000,
όπου Na και Nd είναι ο αριθμός των ιονισμένων αποδέκτεςκαι των δοτών, αντίστοιχα. Pi - 3.1416; q είναι η τιμή του φορτίου ηλεκτρονίων. U είναι η αθροιστική τάση. Το Ηνωμένο Βασίλειο είναι η δυνητική διαφορά στο τμήμα μετάβασης. Το E είναι η διηλεκτρική σταθερά.
Следствием из формулы является тот факт, что для Η σύνδεση pn της κλασικής διόδου χαρακτηρίζεται από χαμηλή ισχύ πεδίου και σχετικώς μεγάλο πάχος. Για να πέσουν τα ηλεκτρόνια στην ελεύθερη ζώνη, χρειάζονται πρόσθετη ενέργεια (επικοινωνούμε από το εξωτερικό).
Η δίοδος της σήραγγας χρησιμοποιεί στο σχεδιασμό τηςτέτοιοι τύποι ημιαγωγών που αλλάζουν την περιεκτικότητα των προσμείξεων σε 10 έως το βαθμό 20 (-3 εκατοστόμετρα), που είναι μια τάξη μεγέθους διαφορετική από τις κλασσικές. Αυτό οδηγεί σε δραστική μείωση του πάχους της μετάβασης, σε απότομη αύξηση της ισχύος του πεδίου στην περιοχή της περιοχής pn και ως εκ τούτου στην εμφάνιση μιας μετάβασης σήραγγας, όταν το ηλεκτρόνιο δεν χρειάζεται πρόσθετη ενέργεια για να εισέλθει στη ζώνη σθένους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ενεργειακή στάθμη του σωματιδίου δεν αλλάζει όταν διέρχεται από το φράγμα. Η δίοδος της σήραγγας διακρίνεται εύκολα από τα συνηθισμένα από τη χαρακτηριστική της τρέχουσας τάσης. Το υποδεικνυόμενο αποτέλεσμα δημιουργεί ένα είδος κύματος σε αυτό - μια αρνητική τιμή της διαφορικής αντίστασης. Χάρη σε αυτό, οι δίοδοι σήραγγας χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές υψηλής συχνότητας (η μείωση του πάχους του διακένου p-n καθιστά μια τέτοια συσκευή γρήγορη), ακριβή εξοπλισμό μέτρησης, γεννήτριες και φυσικά τεχνολογία υπολογιστών.
Παρόλο που το ρεύμα στο αποτέλεσμα της σήραγγας είναι ικανόροή και προς τις δύο κατευθύνσεις, με άμεση σύνδεση της διόδου, αυξάνεται η τάση στη ζώνη μετάβασης, μειώνοντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων που είναι ικανά για σήραγγα. Η αύξηση της τάσης οδηγεί στην πλήρη εξαφάνιση του ρεύματος σήραγγας και το αποτέλεσμα είναι μόνο στο συνηθισμένο διάχυτο ρεύμα (όπως στις κλασσικές διόδους).
Υπάρχει επίσης ένας άλλος εκπρόσωπος αυτού του είδουςσυσκευές - μια αντίστροφη δίοδος. Είναι η ίδια δίοδος σήραγγας, αλλά με τροποποιημένες ιδιότητες. Η διαφορά είναι ότι η τιμή της αγωγιμότητας κατά την αντίστροφη σύνδεση, στην οποία η συνηθισμένη συσκευή ανορθωτή «κλείνει», είναι υψηλότερη από ό, τι με την άμεση. Οι υπόλοιπες ιδιότητες αντιστοιχούν στη δίοδο σήραγγας: ταχύτητα, χαμηλός εσωτερικός θόρυβος, ικανότητα διόρθωσης των μεταβλητών στοιχείων.
