隧道二极管

定义:隧道二极管是一种重掺杂二极管具有高导电率由于杂质原子的浓度较高。它与传统的P-N结的掺杂密度不同。

它的工作原理是挖隧道。

的隧道二极管的原理图符号如下图所示。

隧道二极管的构造

隧道二极管通常由镓构成。镓的化合物如砷化镓和锑化镓被认为适合于隧道二极管。这背后的原因是正向电流的峰值和谷电流的值之比。这个比值在镓的情况下是高的，这是理想的。

在镓的情况下，这个比率大约等于20，而在锗的情况下，它相对较低，即10。但是在硅的情况下，它非常小(大约3)。因此，硅不是隧道二极管的首选结构。

锗,砷化镓或锑化镓用于隧道二极管的制造。它是由狮子座江崎博士。因此，它也被称为隧道二极管。

隧道二极管的工作原理

它类似于典型的P-N结二极管，但它的高掺杂密度在很大程度上改变了它的电导率。在普通的P-N结二极管中，掺杂浓度为1 / 10⁸原子。但在隧道二极管的情况下，它是1 / 10原子^3.原子。由于杂质离子浓度的增加，耗尽层的宽度减小，约为10⁵毫米。

隧道

随着耗竭层宽度的大幅减小，载流子可以很容易地穿过结。因此，载流子穿过结不需要任何动能;他们只是冲过交叉路口。这种效应被称为隧道。因此，它被称为隧道二极管。

由于隧穿，即使正向电压值很低(大约100 mv)。它可以正向偏置，也可以反向偏置。你一定在想，怎么在反向偏颇呢?但是，是的，由于高掺杂，它也可以反向偏压。但它通常只在正偏的情况下操作。

由于势垒的降低，反向击穿电压也降低了。它接近于零，因此即使很小的反向电压也会导致二极管的击穿。因此，产生了负电阻区。你可以借助隧道二极管的伏安特性来理解这一点。

借助能带图解释隧穿

当p型半导体重掺杂时，空穴浓度较高。相反，电子的浓度较低。而在重掺杂的n型半导体中，电子浓度较高。观察此情景下的能带图，可以说电子填充了n型区域导带的较低能级。

在p端导带是完全空的。n型的被填带与p型的被填边价带完全相反。因此，在这种情况下，隧道不会发生。如果一侧的填隙带与另一侧的空隙带相反，隧道就会出现。

偏置对能带图的影响

如果反向偏置应用p区域会向上移动，则p区域的能级将达到更高的能级。在这种情况下，p区的充满价带与n区的空导带正好相反。因此，由于载流子的移动，电流也会反向偏置流动。这个电流会随着反向电压的增加而增加。

当正向偏压适用于它，n个区域会向上移动并占据更高的能量水平。最大隧穿发生在n型下方填充导带与p型空导带正好相反时。随着正向电压的增加，隧穿现象越来越多。而正向电流会增大，并达到正向电流(即_p)在正向电压(V_p),即100 mv。

当正向电压进一步升高时，n型区域进一步升高。在某一特定时刻，由于n型材料导带内的所有电子都移到了p型区域，所以不再发生隧穿。p型和n型的空能级是相反的。

注意:这里p区或n区向上移动意味着它们占据了更高的能级。这是因为当它们有偏差时，正向或反向的外部电池源供应能量。

伏安特性

隧道二极管的伏安特性不同于传统的P-N结。这是由于隧道二极管的负电阻部分造成的。当施加正向偏压时，电流开始流动并达到峰值、Ip。但当电压交叉时正向电压Vp(100mV)峰值，电流开始减小。这是负电阻区。

电流达到最小值即:谷电流四世在谷电压Vv。

隧道二极管的优点

1. 这是一种低成本设备。
2. 隧道二极管不受噪声干扰。
3. 操作简单，运行速度快。

隧道二极管的缺点

1. 它不提供二极管的输入端和输出端之间的隔离。
2. 这是一个低功率装置。因此，它更容易被热和电损坏。

隧道二极管的应用

它被用作开关、振荡器、放大器等。由于它的快速响应，它可以作为高频组件使用，但由于更好的设备的可用性，它不是首选。