כאשר לומדים את מנגנון תיקון משתנההנוכחי בתחום המגע בין שני מדיה שונים - מוליכים למחצה ומתכת, הוא שיער כי הוא מבוסס על מה שנקרא אפקט המנהרה של נושאות תשלום. עם זאת, באותה תקופה (1932) את רמת הפיתוח של טכנולוגיות מוליכים למחצה לא לאפשר לאשר את הניחוש על ידי ניסיון. רק ב -1958 הצליח המדען היפני אסאקי לאשר זאת באופן מבריק, ויצר את דיודת המנהרה הראשונה בהיסטוריה. בזכות התכונות המדהימות שלה (בפרט, מהירות), מכשיר זה משך את תשומת הלב של מומחים בתחומים טכניים שונים. ראוי להסביר כאן כי דיודה היא מכשיר אלקטרוני, שהוא שילוב של חבילה אחת של שני חומרים שונים עם סוגים שונים של מוליכות. לכן, זרם חשמלי יכול לזרום דרכו רק לכיוון אחד. שינוי בקוטביות מוביל ל"סגירה "של הדיודה ועלייה בהתנגדות שלה. עלייה במתח מובילה ל"פילוח ".
שקול כיצד עובד דיודה מנהרה.התקן מתקן המוליכים למחצה הקלאסי משתמש בגבישים עם כמות של טמאים של לא יותר מ -10 לכוח של 17 (-3 מעלות של סנטימטר). ומאחר פרמטר זה קשורה ישירות למספר ספקים תשלום חינם, מתברר כי האחרון לא יכול להיות גדול יותר מהמגבלה שצוין.
יש נוסחה לקביעת עובי אזור הביניים (צומת p-n):
(*) * (*) * (*) * (* N * Nd) / * (*
שבו Na ו- Nd הם מספר של acceptors מיונןותורמים, בהתאמה; Pi - 3.1416; q הוא הערך של מטען האלקטרון; U הוא המתח המופעל; בריטניה היא ההבדל הפוטנציאלי בחלק המעבר; E הוא ערך קבוע דיאלקטרי.
התוצאה של הנוסחה היא העובדה כיצומת p-n של דיודה קלאסית מאופיינת בחוזק שדה נמוך ובעובי גדול יחסית. על מנת electrons להיכנס לאזור חופשי, הם צריכים אנרגיה נוספת (דיווח מבחוץ).
דיודת המנהרה משתמשת בעיצוב שלהכאלה סוגים של מוליכים למחצה שמשנים את התוכן של זיהומים ל 10 עד 20 (3 ס"מ), וזה בסדר גודל שונה מן הקלאסית. זה מוביל לירידה דרסטית בעובי המעבר, עלייה חדה בחוזק השדה באזור p - n וכתוצאה מכך הופעת צומת מנהרה כאשר האלקטרון אינו זקוק לאנרגיה נוספת כדי להיכנס אל רצועת הערכיות. הסיבה לכך היא כי רמת האנרגיה של החלקיק אינו משתנה עם המעבר של המכשול. דיודה מנהרה ניתן להבחין בקלות מן אלה רגילים על ידי המאפיין הנוכחי שלה מתח. אפקט זה יוצר סוג של נחשול על זה - ערך שלילי של התנגדות דיפרנציאלי. בשל כך, דיודות מנהרה נמצאים בשימוש נרחב במכשירים בתדר גבוה (הפחתת עובי הפער p-n עושה מכשיר כזה מהיר), ציוד מדידה מדויק, גנרטורים, וכמובן, טכנולוגיית המחשוב.
למרות הנוכחי עם אפקט מנהרה יכולזרימה בשני הכיוונים, עם חיבור ישיר של דיודה, המתח באזור המעבר גדל, הפחתת מספר אלקטרונים המסוגלים מנהור. עלייה במתח מובילה להעלמות מוחלטת של זרם המנהור ומשפיעה רק על זרם הדיפוז הרגיל (כמו בדיודות קלאסיות).
יש גם נציג נוסף של כאלהמכשירים - דיודה הפוכה. זוהי אותה דיודת מנהרה, אך עם מאפיינים ששונו. ההבדל הוא שערך המוליכות בחיבור ההפוך, בו מכשיר המיישר הרגיל "נסגר", גבוה יותר מאשר ביחס הישיר. המאפיינים שנותרו תואמים את דיודת המנהרה: מהירות, רעש מהותי נמוך, יכולת לתקן רכיבים משתנים.
