Was ist eine Tunneldiode?

Eine Tunneldiode ist eine elektronische Hochleistungskomponente, die in elektronischen Hochgeschwindigkeitsschaltungen verwendet wird. Es wird als spezielle Halbleiterform verwendet. Die nach ihrem Erfinder auch als Esaki-Diode bezeichnete Tunneldiode verwendet die Quantenmechanik, um eine extrem schnell arbeitende Diode herzustellen.

1957 entwarf der Physiker Leo Esaki, der für die Firma Sony arbeitete, die erste tastbare Tunneldiode, nachdem er feststellte, dass das durch die Diode gesendete Signal durch Erzwingen eines Tunneleffekts auf Elektronen viel schneller verarbeitet werden konnte. Er gewann 1973 gemeinsam mit Brian Josephson den Nobelpreis für Physik, basierend auf ihrer Entdeckung und ihrem Design. Nach der Implementierung von Tunneldioden für eine Vielzahl von elektronischen Geräten, die von der Sony Corporation hergestellt wurden, weitete sich die Verwendung von Tunneldioden schnell auf andere Hersteller aus, und viele entwickelten ihre eigenen Tunneldiodendesigns auf der Grundlage der von Esaki entwickelten.

Tunneldioden sind beliebt, weil sie mit Geschwindigkeiten im Verhältnis zum Bereich der Mikrowellenfrequenzen arbeiten können. Ihr Design und die verwendeten Materialien ermöglichen es ihnen, mit einer so hohen Geschwindigkeit zu arbeiten. Dieses Attribut ermöglicht es der Tunneldiode, ein tragfähiger Bestandteil vieler verschiedener elektronischer Geräte zu werden, und die Tunneldiode wird seit ihrer Einführung von einer Reihe von Elektronikherstellern verwendet.

Der Grund, warum diese Dioden in der Lage sind, so schnell wie sie zu arbeiten und die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erzeugen, die sie können, liegt in der Ausrichtung der Leitungs- und der Valenzelektronenbänder innerhalb einer unterbrochenen Bandlücke. Diese Ausrichtung führt dazu, dass die Schaltung, in der die Diode implementiert ist, das Eingangssignal erheblich schneller verarbeiten kann. Dadurch kann die Tunneldiode in Verstärkern und Signalprozessoren sowie in Frequenzumrichtern und Oszillatoren eingesetzt werden.

Das Material, aus dem die Diode besteht, trägt auch zur Funktionsgeschwindigkeit bei. Die Diode selbst kann streng aus Germanium hergestellt sein, einem leichten und ultraleitenden Material. Dies ist das Material, das hauptsächlich verwendet wurde, als diese Arten von Dioden zum ersten Mal populär wurden.

Spätere Modelle der Dioden wurden aus anderen leitenden Materialien hergestellt. Beispiele hierfür sind Galliumarsenid sowie Materialien auf Siliziumbasis. Die Verwendung unterschiedlicher Materialien hat die Funktionsgeschwindigkeit der Tunneldiode je nach Verwendung der Diode entweder erhöht oder verringert.

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