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터널 다이오드 : Easki 마이크로파 다이오드

터널 다이오드 : Easki 마이크로파 다이오드

터널 다이오드는 발진기 및 증폭기에 사용할 수있는 마이크로파 반도체 다이오드의 한 유형입니다.

일반적인 PN 접합의 표준 물리학을 사용하는 대신 터널 다이오드는 터널링이라는 양자 역학적 효과를 사용하여 이름을 얻었습니다.

터널링 효과는 터널 다이오드에 네거티브 저항 영역을 제공하며 이는 마이크로파 영역에 잘 들어가는 주파수에서 발진기 및 전치 증폭기 응용 분야에서 사용할 수 있도록합니다.

터널 다이오드는 오늘날 널리 사용되지는 않지만 여전히 많은 RF 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다. TV 수신기 프런트 엔드 발진기 및 오실로스코프 트리거 회로 등에 사용되었습니다. 수명이 매우 길고 RF 전치 증폭기로 사용할 때 매우 높은 수준의 성능을 제공 할 수 있습니다.

그러나 오늘날 터널 다이오드 애플리케이션은 3 개의 터미널 장치가 여러 영역에서 더 나은 수준의 성능을 제공 할 수 있기 때문에 덜 널리 퍼져 있습니다.

터널 다이오드 발견

터널 다이오드는 1958 년 일본 박사에 의해 발견되었습니다. 1958 년 Esaki라는 연구생. 그의 Ph.D. 그는 고속 바이폴라 트랜지스터에 사용하기 위해 고농도로 도핑 된 게르마늄 접합의 특성과 성능을 조사하고있었습니다.

Esaki는 고속 바이폴라 트랜지스터를 위해 고농도로 도핑 된 접합부를 생산했습니다. 그가 이러한 장치를 테스트하고 사용할 때 터널링 효과의 결과로 마이크로파 주파수에서 진동이 발생한다는 것을 발견했습니다.

Esaki는 터널 다이오드 작업으로 1973 년 노벨 물리학상을 받았습니다.

Esaki의 연구 후 다른 연구자들은 다른 재료들도 터널링 효과를 나타냈다는 것을 증명했습니다. Holonyak과 Lesk는 1960 년에 갈륨 비소 장치를 시연했고, 다른 사람들은 인듐 주석을 시연했으며, 1962 년에는 비화 인듐, 인듐 인화물 및 실리콘을 포함한 재료에서 그 효과가 입증되었습니다.

터널 다이오드 회로 기호

회로도에 사용 된 터널 다이오드 기호는 사용 된 기본 다이오드 기호를 기반으로합니다. 터널 다이오드 기호를 표준 다이오드 기호와 구별하기 위해 회로 기호의 막대 섹션에 추가 꼬리가 추가되었습니다.

장점과 단점

터널 다이오드는 요즘 귀리처럼 널리 사용되지 않습니다. 다른 형태의 반도체 기술의 성능이 향상됨에 따라 종종 선호되는 옵션이되었습니다. 그럼에도 불구하고 터널 다이오드의 장점과 단점을 고려하여 실행 가능한 옵션인지 여부를 알아볼 가치가 있습니다.

장점

  • 초고속 : 작동 속도가 빠르다는 것은 터널 다이오드를 마이크로파 RF 애플리케이션에 사용할 수 있음을 의미합니다.
  • 장수: 터널 다이오드에 대한 연구가 진행되었으며 그 성능은 다른 반도체 장치가 저하되었을 수있는 오랜 시간 동안 안정적으로 유지되는 것으로 나타났습니다.

단점

  • 재현성 : 자주 필요한 수준으로 재현 가능한 성능으로 터널 다이오드를 만드는 것은 불가능했습니다.
  • 낮은 피크 대 밸리 전류 비율 : 네거티브 저항 영역과 피크-밸리 전류는 다른 장치에서 얻을 수있는 성능 수준을 생성하는 데 필요한만큼 높지 않습니다.

터널 다이오드의 초기 성공에 대한 주된 이유 중 하나는 고속 작동과 처리 할 수있는 고주파 때문이었습니다. 이는 다른 많은 장치가 소수 캐리어의 존재로 인해 속도가 느려지는 반면, 터널 다이오드는 다수 캐리어, 즉 n 형 재료의 정공과 p 형 재료의 전자 만 사용한다는 사실에서 기인합니다. 소수 캐리어는 장치의 작동 속도를 늦추고 결과적으로 속도가 느립니다. 또한 터널링 효과는 본질적으로 매우 빠릅니다.

터널 다이오드는 요즘 거의 사용되지 않는 단점이 있습니다. 첫째, 터널링 전류가 낮기 때문에 저전력 장치입니다. 이것은 저잡음 증폭기에 허용 될 수 있지만, 추가 증폭이 필요하기 때문에 발진기에서 고소 될 때 중요한 단점이며, 이는 터널 다이오드가 아닌 더 높은 전력 용량을 가진 장치에서만 수행 할 수 있습니다. 세 번째 단점은 장치의 재현성에 문제가있어 수율이 낮아 생산 비용이 증가한다는 것입니다.

응용

터널 다이오드는 몇 년 전에 유망 해 보였지만 곧 오실레이터 애플리케이션을위한 IMPATT 다이오드와 증폭기로 사용될 때 FET와 같은 다른 반도체 장치로 대체되었습니다. 그럼에도 불구하고 터널 다이오드는 특정 응용 분야에 유용한 장치입니다.

터널 다이오드를 유용하게 사용할 수있는 영역 중 하나는 자기장, 고온 및 방사능에 노출 될 수있는 군사 및 기타 장비 내에 있습니다. 터널 다이오드는 이러한 환경의 영향에 더 탄력적이며 여전히 유용하게 사용될 수 있습니다.

발견되기 시작한 터널 다이오드의 또 다른 장점은 수명과 신뢰성입니다. 일단 제조되면 다른 장치의 성능이 저하되거나 고장날 수있는 사용에도 불구하고 오랜 기간 동안 성능이 안정적으로 유지됩니다.

비디오보기: 역전압 방지회로 추천 Ideal Diode . 진반장 (십일월 2020).