Co je tunelová dioda?

Tunelová dioda je vysoce výkonná elektronická součást používaná ve vysokorychlostních elektronických obvodech. Používá se jako specifická forma polovodiče. Po svém vynálezci se také označuje jako Esakiho dioda, tunelová dioda používá kvantovou mechaniku k výrobě extrémně rychle pracující diody.

V roce 1957 fyzik Leo Esaki, pracující pro společnost nyní známou jako Sony, navrhl první hmatatelnou tunelovou diodu poté, co zjistil, že vynucení tunelového efektu na elektrony vytvořilo mnohem rychlejší zpracování signálu vysílaného diodou. V roce 1973 získal společně s Brianem Josephsonem společně získanou Nobelovu cenu za fyziku na základě jejich objevu a designu. Po zavedení tunelových diod pro velké množství elektronických zařízení vyrobených společností Sony Corporation se použití tunelových diod rychle rozšířilo na další výrobce a mnoho z nich vytvořilo vlastní návrhy tunelových diod na základě toho, které vytvořila společnost Esaki.

Diody tunelu jsou populární, protože jsou schopné fungovat při rychlostech relativně k oblasti mikrovlnných frekvencí. Jejich design a materiály použité k jejich vytvoření jim umožňují fungovat tak vysokou rychlostí. Tento atribut umožňuje, aby se tunelová dioda stala životaschopnou součástí mnoha různých elektronických zařízení, a tunelová dioda byla používána řadou společností vyrábějících elektroniku od jejího vzniku.

Důvodem, proč jsou tyto diody schopny fungovat tak rychle, jak fungují, a vytvořit rychlost zpracování, které jsou schopny, je kvůli zarovnání vodivostních pásem a pásů elektronů vázanosti uvnitř přerušené bandgapy. Toto vyrovnání vede k obvodu, ve kterém je dioda implementována s tím, že je schopna zpracovat vstupní signál výrazně rychleji. Výsledkem je, že tunelová dioda může být použita v zesilovačích a signálových procesorech, jakož i ve frekvenčních měničích a oscilátorech.

Materiál, z něhož je dioda vyrobena, rovněž přispívá k rychlosti, při které je schopna fungovat. Dioda sama o sobě může být vyrobena přísně z germania, lehkého a ultra vodivého materiálu. Toto je materiál, který byl primárně používán, když se tyto typy diod poprvé staly populárními.

Pozdější modely diod byly vyrobeny z jiných vodivých materiálů. Příklady zahrnují arzenid gallia a materiály na bázi křemíku. Použití různých materiálů zvýšilo nebo snížilo rychlost funkce pro tunelovou diodu, v závislosti na použití diod.