터널 다이오드는 Eskari 다이오드라고도하며 매우 빠른 작동이 가능한 고도로 도핑 된 반도체입니다. Leo Esaki는 1957 년 8 월 터널 다이오드를 발명했습니다. 게르마늄 재료는 기본적으로 터널 다이오드를 만드는 데 사용됩니다. 갈륨 비소와 실리콘 재료로도 만들 수 있습니다. 실제로 이들은 주파수 감지기 및 변환기에 사용됩니다. 터널 다이오드는 작동 범위에서 음의 저항을 나타냅니다. 따라서 다음과 같이 사용할 수 있습니다. 증폭기 , 발진기 및 모든 스위칭 회로.

터널 다이오드 란?

터널 다이오드는 P-N 접합 부정적인 저항을 나타내는 장치. 전압이 증가하면 흐르는 전류가 감소합니다. 터널링 효과의 원리에 따라 작동합니다. MIM (Metal-Insulator-Metal) 다이오드는 터널 다이오드의 또 다른 유형이지만, 현재 응용은 유전 감도로 인해 연구 환경에 국한된 것으로 보이며, 그 응용은 연구 환경에 매우 제한되어있는 것으로 간주됩니다. 라는 다이오드가 하나 더 있습니다. 금속 절연체 절연체 금속 (MIIM) 다이오드 추가 절연체 층을 포함합니다. 터널 다이오드는 n 형 반도체를 음극으로, p 형 반도체를 양극으로 사용하는 2 단자 소자입니다. 터널 다이오드 회로 기호 아래와 같습니다.

터널 다이오드

터널 다이오드 작동 현상

고전 역학 이론에 따라 입자가 장벽의 한쪽에서 다른쪽으로 이동해야하는 경우 위치 에너지 장벽 높이와 동일한 에너지를 획득해야합니다. 그렇지 않으면 에너지가 일부 외부 소스에서 공급되어야하므로 접합의 N 측 전자가 접합 장벽을 뛰어 넘어 접합의 P 측에 도달 할 수 있습니다. 터널 다이오드와 같이 장벽이 얇 으면 슈뢰딩거 방정식에 따르면 많은 확률이 있고 전자가 장벽을 관통 할 것입니다. 이 과정은 전자 부분의 에너지 손실없이 발생합니다. 양자 역학의 동작은 터널링을 나타냅니다. 고 불순도 P-N 접합 장치 터널 다이오드라고합니다. 터널링 현상은 다수의 반송파 효과를 제공합니다.

P∝exp⁡ (-A * E_b * W)

어디,

‘E’는 장벽의 에너지이고
‘P’는 입자가 장벽을 통과 할 확률입니다.
‘W’는 장벽의 너비입니다.

터널 다이오드의 구성

다이오드에는 세라믹 본체와 상단에 밀폐형 뚜껑이 있습니다. 작은 주석 도트가 n 형 Ge의 고농도로 도핑 된 펠릿에 합금되거나 납땜됩니다. 펠릿은 방열에 사용되는 양극 접점에 납땜됩니다. 주석 도트는 메쉬 스크린을 통해 음극 접점에 연결되어 인덕턴스 .

터널 다이오드의 구성

작동 및 특성

터널 다이오드의 작동에는 주로 순방향 및 역방향과 같은 두 가지 바이어스 방법이 포함됩니다.

순방향 바이어스 조건

순방향 바이어스 조건에서 전압이 증가하면 전류가 감소하여 음의 저항으로 알려진 점점 더 오정렬됩니다. 전압이 증가하면 전자의 전도가 다음을 가로 질러 이동하는 일반 다이오드로 작동하게됩니다. P-N 접합 다이오드 . 네거티브 저항 영역은 터널 다이오드의 가장 중요한 작동 영역입니다. 터널 다이오드와 일반 P-N 접합 다이오드 특성은 서로 다릅니다.

역 바이어스 조건

역 조건에서 터널 다이오드는 백 다이오드 또는 백 다이오드 역할을합니다. 오프셋 전압이 0이면 고속 정류기 역할을 할 수 있습니다. 역 바이어스 조건에서 n 측의 빈 상태는 p 측의 채워진 상태와 정렬됩니다. 반대 방향으로 전자는 전위 장벽을 통과합니다. 높은 도핑 농도로 인해 터널 다이오드는 우수한 전도체 역할을합니다.

터널 다이오드 특성

순방향 저항은 터널링 효과로 인해 매우 작습니다. 전압이 증가하면 피크 전류에 도달 할 때까지 전류가 증가합니다. 그러나 전압이 피크 전압 이상으로 증가하면 전류가 자동으로 감소합니다. 이 부정적인 저항 영역은 계곡 지점까지 우세합니다. 다이오드를 통과하는 전류는 밸리 지점에서 최소입니다. 터널 다이오드는 계곡 지점을 넘어 서면 일반 다이오드로 작동합니다.

터널 다이오드의 전류 구성 요소

터널 다이오드의 총 전류는 다음과 같습니다.

나는_티= 나_{할 것}+ 나_다이오드+ 나_초과

터널 다이오드에 흐르는 전류는 아래에 주어진 일반 PN 접합 다이오드에 흐르는 전류와 동일합니다.

나는_다이오드= 나_하다* (exp ( ? * V_티) ) -1

나는_하다 – 역 포화 전류

V_티 – 온도와 동등한 전압

V – 다이오드 양단의 전압

그만큼 – Ge에 대한 보정 계수 1 및 Si에 대한 2

불순물을 통한 기생 터널링으로 인해 초과 전류가 발생하고 계곡 지점을 결정할 수있는 추가 전류입니다. 터널링 전류는 다음과 같습니다.

나는_{할 것}= (V / R₀) * exp (-(V / V₀)^미디엄)

어디, V₀ = 0.1 ~ 0.5V 및 m = 1 ~ 3

아르 자형₀ = 터널 다이오드 저항

터널 다이오드의 피크 전류, 피크 전압

터널 다이오드의 피크 전압 및 피크 전류는 최대입니다. 일반적으로 터널 다이오드의 경우 전압 컷은 피크 전압보다 큽니다. 그리고 과잉 전류와 다이오드 전류는 무시할 수있는 수준으로 간주 될 수 있습니다.

최소 또는 최대 다이오드 전류

V = V_피크, 의_{할 것}/ dV = 0

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

“전위차계 란 무엇이며 어떻게 작동합니까 ”

그런 다음 1 – m * (V / V₀)^미디엄= 0

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

터널 다이오드의 최대 네거티브 저항

작은 신호의 음의 저항은 다음과 같습니다.

아르 자형_엔= 1 / (dI / dV) = R.₀/ (1-(m * (V / V₀)^미디엄) * exp (-(V / V₀)^미디엄) / R₀= 0

dI / dV = 0이면 아르 자형_엔 최대 값이면

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

만약 V = V₀* (1 + 1 / m)^{(1 / m)} 그러면 최대 값이 될 것이므로 방정식은

(아르 자형_엔)_최대= – (R₀* ((exp (1 + m)) / m)) / m

터널 다이오드 애플리케이션

터널링 메커니즘으로 인해 초고속 스위치로 사용됩니다.
스위칭 시간은 나노초 또는 피코 초 정도입니다.
전류 곡선의 3 중 값 특성으로 인해 논리 메모리 저장 장치로 사용됩니다.
매우 작은 정전 용량, 인덕턴스 및 네거티브 저항으로 인해 약 10GHz의 주파수에서 마이크로파 발진기로 사용됩니다.
음의 저항으로 인해 이완 발진기 회로로 사용됩니다.

터널 다이오드 유형

터널 다이오드의 장점

저렴한 비용
작은 소음
작동 용이성
고속
저전력
핵 방사선에 민감하지 않음

터널 다이오드의 단점

2 단자 장치이기 때문에 출력과 입력 회로 사이에 절연을 제공하지 않습니다.
1V 이하에서 올바르게 작동 할 수있는 전압 범위.

이것은 모두에 관한 것입니다 터널 다이오드 작동, 회로도 및 응용 프로그램이있는 회로. 이 기사에 제공된 정보가이 프로젝트를 더 잘 이해하는 데 도움이된다고 생각합니다. 또한이 기사에 관한 질문이나 전기 및 전자 프로젝트 , 아래 댓글 섹션에 연결하여 언제든지 문의하실 수 있습니다. 터널링 효과의 주요 원리는 무엇입니까?

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