Alagútdióda

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Az alalgútdióda szimbóluma

Az alagútdióda, vagy más néven Esaki-dióda egy félvezető dióda, mely a kvantummechanikából ismert alagúthatás alapján működik.

Történet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Alagútdióda

Az alagútdiódát Leo Esaki (1925- ) japán fizikus találta fel 1957-ben. Leo Esaki a Sony elődjénél dolgozott, a tokiói Tsushin Kogyo cégnél. 1973-ban Nobel-díjat kapott, megosztva (Brian Josephson, és Ivar Giaever). Az indoklás: „az alagúthatás felfedezése a félvezetőkben és a szupravezetőkben”. Robert Noyce és William Shockley is eljutott az alagúthatás gondolatáig, de nem folytatták.[1]

Alagútdiódát először a Sony gyártott 1957-ben.[2] Többnyire germániumból készül, de szilícium alapú dióda is van. Az alagútdiódát különleges feszültség-áram karakterisztikája (negatív ellenállású tartomány) miatt előszeretettel használják nagyfrekvenciás oszcillátorokban erősítőelemként. Nagyfrekvenciás alkalmazásoknál jobb teljesítményük miatt alkalmazzák tranzisztorok helyett. Mikrohullámú tartományokban a rezonáns alagútdiódát használják.[3] A MIM (metal–insulator–metal= fém-szigetelő-fém) dióda az alagútdióda egy változata.[4] Az alagútdiódát kiszajú mikrohullámú erősítőknél is használják.[5]

Működés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az alagútdióda karakterisztikája

Az alagútdióda erősen szennyezett p-n átmenettel rendelkezik. Ez az erősen szennyezett réteg igen keskeny, közel 10 nanométer (100 ångström) széles. Az erős szennyezettség eredményeként létrejön egy kiürített réteg, ahol az n oldali elektronok és a p oldali lyukak kölcsönhatásba lépnek egymással és rekombinálódnak, így mindkettő megszűnik.

Nyitó irányban a feszültség növelésével az elektronok átjutnak a keskeny kiürített sávon az üres vegyértéksáv felé. Az áram növekszik arányosan. Amint a feszültség tovább nő, az áram csökkenni kezd, ezt a szakaszt hívják negatív differenciális ellenállású tartománynak. A feszültség további növelésével az áram ismét növekszik. A dióda 100 mV…250 mV közötti szakaszában az ellenállás negatív. Ezt a szakaszt használják ki LC oszcillátorokban a rezgőköri veszteségek kompenzálására.

Záró irányban az elektronok átjutnak a keskeny kiürített rétegen, a dióda letörik, és jelentős áram folyik.

Az alagútdiódák hosszú élettartamúak. Az 1960-ban gyártott diódák még mindig működnek. Esaki ezt azzal indokolja, hogy igen stabil az állapotuk.[6] Az alagútdiódák viszonylagosan ellenállók nukleáris sugárzással szemben, ezért alkalmazhatók űrjárművekben.

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Donald G. Fink: Electronic Engineers Handbook. New York: McGraw Hill. 1975. ISBN 9780071441469  

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Berlin, Leslie (2005). The Man Behind the Microchip: Robert Noyce and the Invention of Silicon Valley. Oxford University Press. ISBN 0-19-516343-5.
  2. http://www.sony.co.jp/Products/SC-HP/outline/overview/history.html
  3. E. R. Brown, J. R. Söderström, C. D. Parker, L. J. Mahoney, and K. M. Molvar, and T. C. McGill "Oscillations up to 712 GHz in InAs/AlSb resonant-tunneling diodes"
  4. http://scitechstory.com/2010/11/19/the-mim-diode-another-challenger-for-the-electronics-crown/
  5. Fink, pp. 13–64
  6. Esaki, Leo; Arakawa, Yasuhiko; Kitamura, Masatoshi (2010). "Esaki diode is still a radio star, half a century on". Nature 464 (7285): 31. doi:10.1038/464031b. PMID 20203587.

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Alagútdióda témájú médiaállományokat.