Diode tunnel

Définition: La diode tunnel est une diode de jonction PN fortement dopée hautement conductrice dans laquelle le courant induit en raison de la tunnelisation. Le tunneling est le phénomène de conduction dans le matériau semi-conducteur dans lequel le porte-charge de charge frappe la barrière au lieu de le traverser.

La diode du tunnel est une diode de jonction PN fortement dopée. La concentration d’impureté dans la diode normale de jonction PN est d’environ 1 partie sur 10⁸. Et dans la diode du tunnel, la concentration de l’impureté est d’environ 1 partie sur 10³. En raison du dopage lourd, la diode mène le courant à la fois dans l’avant et dans le sens inverse. Il s’agit d’un dispositif de commutation rapide; Ainsi, il est utilisé dans les oscillateurs, ordinateurs et amplificateurs à haute fréquence.

Symbole de la diode tunnel

Le symbole de la diode tunnel est illustré dans la figure ci-dessous. La cathode et l’anode sont les deux bornes du matériau semi-conducteur. Le matériau de type P attire les électrons et donc il est appelé anode tandis que le matériau de type N émet les électrons et il est nommé comme cathode.

Construction de la diode tunnel

L’appareil est construit en utilisant les deux bornes à savoir l’anode et la cathode. Le semi-conducteur de type P agit comme une anode, et le matériau semi-conducteur de type N agit comme une cathode. L’arséniure de gallium, le germanium et l’antimonide de gallium sont utilisés pour fabriquer la diode tunnel.

Le rapport de la valeur maximale du courant avant à la valeur du courant de la vallée est maximum en cas de germanium et moins en silicium. Par conséquent, le silicium n’est pas utilisé pour fabriquer la diode tunnel. La densité de dopage de la diode tunnel est 1000 fois plus élevée que celle de la diode ordinaire.

Caractéristique de l’ampleur volt

Dans le biais avant, la conduction immédiate se produit dans la diode en raison de leur dopage lourd. Le courant dans une diode a atteint sa valeur maximale I_P Quand le V_p tension appliquée à travers elle. Lorsque plus la tension augmente, le courant à travers le terminal diminue. Et il diminue jusqu’à ce qu’il atteigne leur valeur minimale. Cette valeur minimale du courant est appelée le courant de la vallée I_V.

Le graphique ci-dessus montre que du point A au point B, la valeur du courant diminue avec l’augmentation de la tension. Ainsi, de A à B, le graphique montre la région de résistance négative de la diode du tunnel. Cette région montre la propriété la plus importante de la diode. Ici dans cette région, la diode tunnel produit la puissance au lieu de l’absorber.

Diode de tunnel fonctionnant

Lorsque la diode du tunnel est impartiale, ou nous pouvons dire quand aucune tension n’est appliquée à travers la diode dans ce cas, la bande de conduction du matériau semi-conducteur de type N chevauche la bande de valence du matériau de type p. Cela se produit à cause du dopage lourd. Les niveaux d’énergie du trou et de l’électron dans le côté p et n restent respectivement les mêmes.

Lorsque la température augmente, le tunnel d’électrons de la bande de conduction de la région N à la bande de valence de la région p. De même, le trou, le tunnel de la bande de valence de la région p à la bande de conduction de la région n. Le courant zéro traverse la diode dans la condition impartiale.

Lorsque la petite tension est appliquée à travers la diode du tunnel dont l’ampleur est inférieure à la tension de la région intégrée en dépulsion, aucun électrons ne traverse la région d’épuisement et le courant zéro circule à travers la diode. Les quelques électrons de la région n de la bande de conduction sont tunnels dans la région p de la bande de valence. En raison de la tunneling des électrons, le petit courant avant traverse à travers la région de déplétion.

Lorsque la tension lourde s’est appliquée à travers la diode du tunnel, le nombre d’électrons et de trous est généré. L’augmentation de la tension augmente le chevauchement de la bande de conduction et de valence. Les niveaux d’énergie de la bande de valence en n et de la bande de conduction de côté p sont égaux. Ainsi, Le courant maximum traverse le tunnel.

Lorsque la tension appliquée est encore augmentée, la valence et la bande de conduction de la diode sont légèrement mal alignées. Mais la bande de conduction de la région de type N et la bande de valence de la région de type P se chevauchent toujours. Le petit courant traverse la diode, et donc le courant du tunnel commence à diminuer.

Si la tension à travers le conducteur augmente fortement, le courant du tunnel tombe à zéro. Dans cette condition, la bande de conduction du côté N et de la bande de valence de la côté p ne se chevauchent pas, et la diode se comporte comme une diode de jonction PN ordinaire. Si l’amplitude de la tension est plus grande que la tension intégrée, le courant vers l’avant traverse la diode.

Qu’est-ce que la résistance négative dans le tunnel didoe?

Il est montré ci-dessus dans le graphique qui entre le point I_V Et moi_p Le courant commence à diminuer lorsque la tension y est appliquée. Cette région du graphique est connue sous le nom de région de résistance négative. C’est la caractéristique la plus importante de la diode tunnel. Dans cette région, la diode tunnel génère la puissance au lieu de l’absorber.

Le circuit équivalent de la diode tunnel est exprimé dans la figure ci-dessous. Le r_s représente la résistance des fils de connexion de la diode et du matériau semi-conducteur. Il est approximativement égal aux 5Ω. Le L_s est l’inductance des fils de connexion, et il est presque égal au 0,5 nh. Le C_d est la capacité de diffusion de la jonction, et leur ampleur se situe entre 5 et 100pf.

Avantages et inconvénients de la diode tunnel

La diode tunnel a un faible coût. Il produit un faible bruit et leur fabrication est également très simple. La diode donne une réponse rapide et elle est modérée en fonctionnement. La diode tunnel fonctionne à faible puissance.

L’inconvénient de la diode du tunnel est la tension de sortie des balançoires de diode. Il s’agit d’un dispositif à deux terminaux, mais leurs circuits d’entrée et de sortie ne sont pas isolés les uns des autres.

Applications de la diode tunnel

La diode tunnel peut être utilisée comme amplificateur et comme oscillateur pour détecter une petite haute fréquence ou comme commutateur. Il s’agit d’un composant haute fréquence car il donne les réponses très rapides aux entrées.

La diode tunnel n’est pas largement utilisée car il s’agit d’un dispositif à faible courant.