Tunnel dioden, ibland känd som Esaki-diod efter sin uppfinnare Leo Esaki, är en unik typ av halvledardiod som utnyttjar kvanttunneling för att fungera. Denna diod skiljer sig från konventionella dioder på grund av sin exceptionella snabbhet och sin negativa resistansregion, vilket gör den användbar i högfrekventa tillämpningar.
Vad är en Tunnel Diod?
En tunnel diod är en halvledardiod som är designad för att utnyttja effekten av kvanttunneling. Detta är en kvantmekanisk effekt där partiklar kan passera genom en energibarriär som skulle vara förbjuden enligt klassisk fysik. På grund av denna effekt har tunnel dioden en ovanlig spännings-ström-karaktäristik med en region av negativ differentiell resistans.
Hur fungerar den?
När spänningen över en tunnel diod ökas från noll, ökar strömmen snabbt till ett maximum och sjunker sedan snabbt när den passerar genom den negativa resistansregionen, för att sedan öka igen. Det är denna negativa resistansregion som tillåter tunnel dioden att ha användningar inom oscillatorer och förstärkare.
Vanliga användningsområden:
Tack vare sin förmåga att fungera vid extremt höga frekvenser används tunnel dioder i följande tillämpningar:
- Höghastighetspulsgeneratorer.
- Mikrovågsoskillatorer.
- Switchar i högfrekventa kretsar.
- Detektorer för högfrekventa signaler.
Vanliga skador och fel:
Även om tunnel dioder är robusta kan de ändå drabbas av några vanliga problem:
- Elektrostatisk urladdning (ESD) som kan skada diodens inre struktur.
- Överspänning som kan orsaka genombrott och skada dioden.
- Åldrande och nedbrytning över tid, särskilt om de utsätts för höga temperaturer.
- Mekaniska skador, såsom sprickbildning på grund av tryck eller stötar.
För dem som arbetar inom elektronik och särskilt inom högfrekventa tillämpningar, är förståelsen för tunnel diodens funktion och dess unika egenskaper av stor betydelse. En välvald och korrekt använd tunnel diod kan kraftigt förbättra prestandan för en rad avancerade elektroniska system.