素晴らしい半導体デバイス - トンネルダイオード

変数の整流のメカニズムを研究するとき2つの異なる媒体（半導体と金属）の接触領域に電流が流れ、電荷キャリアのいわゆるトンネル効果に基づくという仮説が進められた。しかし、当時（1932年）の半導体技術の発展の水準は、経験からの推測を確認することができませんでした。日本の科学者エサキは、1958年に初めてそれを素晴らしく確認し、初めてのトンネルダイオードを作りました。その驚くべき特性（特にスピード）のために、この装置は様々な技術分野の専門家の注目を集めました。ここでは、ダイオードは電子デバイスであることを説明する価値があります。これは、異なるタイプの導電率を持つ単一のケースで2つの異なる材料を組み合わせたものです。したがって、電流は一方向のみに電流を流すことができる。極性反転は、ダイオードの「閉成」およびその抵抗の増加をもたらす。電圧を上げると、「ブレークダウン」につながります。

トンネルダイオードの働きを考えてみましょう。従来の整流器の半導体デバイスでは、不純物量が10を超えず、17（-3センチメートル）のパワーを有する結晶を使用しています。また、このパラメータは自由電荷キャリアの数に直接関係しているため、後者は決して指定された限界より大きくなることはありません。

中間ゾーンの厚さ（p-n遷移）を決定する式があります。

L =（（E *（Uk-U））/（2 * Pi * q）*（（Na + Nd）/（Na * Nd））*

ここで、NaおよびNdはイオン化されたアクセプターの数であるおよびドナー; Pi-3.1416; qは電子電荷の値であり; Uは入力電圧です。 Ukは遷移区間の電位差である。 Eは誘電率の値である。

この式の結果は、古典的なダイオードのp-n接合は、低電界強度および比較的大きな厚さによって特徴付けられる。電子が自由ゾーンに入るためには、（外部から伝達される）追加のエネルギーが必要です。

トンネルダイオードの構造不純物の含有量を10〜20（-3センチメートル）まで変化させるこの種の半導体は、古典的なものとは異なる大きさである。これは、遷移の厚さの劇的な減少、P-N領域の電界強度の急激な増加につながると、その結果、価電子帯に電子が入るトンネル遷移の発生は、追加のエネルギーを必要としません。これは、バリアの通過に伴って粒子のエネルギーレベルが変化しないためです。トンネルダイオードは、その電流 - 電圧特性によって従来のものと容易に区別することができる。この効果は、一種のスプラッシュを生成します。これは、微分抵抗の負の値です。これによりトンネルにダイオードが広く高周波デバイス（減りギャップのp-nは、そのようなデバイスは高速になる）、正確な計測機器、発電機、及び、もちろん、コンピュータで使用されています。

トンネル効果の電流は両方向に流れ、ダイオードの直接接続により、遷移領域における強度が増加し、トンネリング可能な電子の数が減少する。電圧の増加は、トンネル電流の完全な消滅をもたらし、その影響は、通常の拡散（古典ダイオードのように）にのみ生じる。

同様の別の代表者もいますデバイス - 逆ダイオード。同じトンネルダイオードですが、特性が変更されています。相違点は、通常の整流デバイスが「閉じる」逆接続時の導通の値が直接接続よりも高いことである。残りの特性は、トンネルダイオードに対応します：速度、小さな固有ノイズ、可変成分をまっすぐにする能力。