Túnel Diode Tutorial

El diodo túnel es una forma de diodo semiconductor muy rápido que puede funcionar bien en la región de frecuencia de radio de microondas.

Se diferencia de otras formas de diodo semiconductor que utiliza un efecto mecánico cuántico llamado efecto túnel. Esto proporciona el diodo túnel con una región de resistencia negativa en su curva característica IV que permite que sea utilizado como un oscilador y como un amplificador.

A pesar de que no se utilizan tan ampliamente como algunos dispositivos hoy en día, estos dispositivos tienen su lugar dentro de la tecnología de RF. Fueron utilizados en el receptor de televisión osciladores frontales y circuitos de disparo del osciloscopio, etc Ellos han demostrado que tienen una vida muy larga y puede ofrecer un alto nivel de rendimiento cuando se utiliza como un pre-amplificador de RF. Sin embargo hoy en día, sus aplicaciones son a menudo limitadas por tres terminales más tradicionales pueden ofrecer un mejor nivel de rendimiento en muchas áreas.

Desarrollo diodo túnel

El diodo túnel fue descubierto por un Ph.D. estudiante de investigación llamado Esaki en 1958 mientras él estaba investigando las propiedades de germanio dopado fuertemente uniones para su uso en transistores bipolares de alta velocidad.

En el curso de su investigación Esaki producido algunas uniones fuertemente dopados para transistores bipolares de alta velocidad y, como resultado se encontró que producían una oscilación a frecuencias de microondas como resultado del efecto túnel.

Luego, en 1973, Esaki recibió el premio Nobel de Física por su trabajo en el diodo túnel.

Después de que el trabajo por Esaki, otros investigadores demostraron que otros materiales también mostraron el efecto túnel. Holonyak y Lesk demostraron un dispositivo de arseniuro de galio en 1960, y otros demostraron indio y estaño, y luego en 1962 el efecto fue demostrado en materiales como arseniuro de indio, fosfuro de indio y silicio.

Túnel símbolo circuito de diodo

A pesar de la operación del diodo túnel. su símbolo de circuito se basa en que para el diodo normal, pero ha 'colas' añadido al elemento de la barra del símbolo para diferenciarlo de otras formas de unión PN diodo.

Túnel símbolo circuito de diodo

Ventajas y desventajas

El diodo de túnel no se utiliza tan ampliamente estos días, ya que era de avena una vez. Con la mejora en el rendimiento de las otras formas de la tecnología de semiconductores, que a menudo se han convertido en la opción preferida. No obstante, todavía vale la pena mirar un diodo túnel, teniendo en cuenta sus ventajas y desventajas para descubrir si se trata de una opción viable.

Ventajas

• Muy alta velocidad:   La alta velocidad de operación significa que el diodo túnel se puede utilizar para aplicaciones de RF de microondas.
• Longevidad:   Se han realizado estudios del diodo túnel y su rendimiento se ha demostrado que permanecer estable durante largos períodos de tiempo, donde otros dispositivos semiconductores pueden tener degradados.

Desventajas

• Reproducibilidad:   No ha sido posible hacer que el diodo de efecto túnel como con el rendimiento reproducible de los niveles a menudo necesarios.
• Baja de pico a valle coeficiente de liquidez:   La región de resistencia negativa y el pico de corriente de valle no es tan alto como a menudo se requiere para producir los niveles de rendimiento que se pueden lograr con otros dispositivos.

Una de las principales razones para el éxito inicial del diodo túnel fue su alta velocidad de operación y las altas frecuencias que podía manejar. Esto dio como resultado del hecho de que mientras que muchos otros dispositivos son ralentizados por la presencia de los portadores minoritarios, el diodo túnel sólo utiliza portadores mayoritarios, es decir, agujeros en un material de tipo n y electrones en un material de tipo p. Los portadores minoritarios ralentizan el funcionamiento de un dispositivo y como resultado, su velocidad es más lenta.Asimismo, el efecto túnel es intrínsecamente muy rápido.

El diodo túnel se utiliza muy poco en estos días y esto se debe a sus desventajas. En primer lugar sólo tienen una corriente túnel bajo y esto significa que son dispositivos de baja potencia. Mientras que esto puede ser aceptable para los amplificadores de bajo ruido, que es una desventaja significativa cuando son demandados en los osciladores como se necesita una amplificación adicional y esto sólo pueden ser realizadas por los dispositivos que tienen una capacidad de potencia más alto, es decir, no diodos túnel. La tercera desventaja es que son problemas con la reproducibilidad de los dispositivos que resultan en bajos rendimientos y por lo tanto, mayores costos de producción.

Aplicaciones

Aunque el diodo túnel apareció prometiendo hace algunos años, pronto fue sustituido por otros dispositivos semiconductores como diodos IMPATT para aplicaciones de oscilador y FETs cuando se utiliza como un amplificador. Sin embargo, el diodo de efecto túnel es un dispositivo útil para ciertas aplicaciones.

Las solicitudes para el diodo túnel incluye utiliza como un oscilador, a pesar de que también se utiliza como un amplificador y un mezclador.

Una de las principales ventajas del diodo túnel que actualmente está empezando a tener experiencia es su longevidad. Una vez fabricado su rendimiento permanece estable durante largos períodos de tiempo a pesar de su uso. Otros dispositivos pueden degradarse ligeramente con el tiempo.