Che cos'è un diodo a tunnel?

Un diodo a tunnel è un componente elettronico ad alte prestazioni utilizzato nei circuiti elettronici ad alta velocità. È usato come una forma specifica di semiconduttore. Chiamato anche diodo Esaki dopo il suo inventore, il diodo a tunnel utilizza la meccanica quantistica per produrre un diodo operativo estremamente veloce.

Nel 1957, il fisico Leo Esaki, che lavorava per la società ora conosciuta come Sony, progettò il primo diodo a tunnel palpabile dopo aver scoperto che forzare un effetto di tunnel sugli elettroni creava un'elaborazione molto più veloce del segnale inviato attraverso il diodo. Ha vinto un premio Nobel per la fisica insieme a Brian Josephson nel 1973 sulla base della loro scoperta e design. Dopo l'implementazione dei diodi a tunnel per una moltitudine di dispositivi elettronici prodotti da Sony Corporation, l'uso dei diodi a tunnel si estese rapidamente ad altri produttori e molti crearono i propri progetti di diodi a tunnel basati su quello creato da Esaki.

I diodi a tunnel sono popolari perché sono in grado di funzionare a velocità relative alla regione delle frequenze delle microonde. Il loro design e i materiali utilizzati per crearli consentono loro di funzionare a una velocità così elevata. Questo attributo consente al diodo a tunnel di diventare una parte praticabile di molti diversi dispositivi elettronici e il diodo a tunnel è stato utilizzato da numerose aziende produttrici di elettronica sin dal suo inizio.

Il motivo per cui questi diodi sono in grado di funzionare il più rapidamente possibile e di creare la velocità di elaborazione che sono in grado di fare è dovuto all'allineamento della banda di conduzione e della mantovana all'interno di un gap di banda interrotto. Questo allineamento porta al circuito in cui il diodo è implementato con la capacità di elaborare il segnale di ingresso in modo significativamente più veloce. Di conseguenza, il diodo a tunnel può essere utilizzato in amplificatori e processori di segnale, nonché in convertitori di frequenza e oscillatori.

Il materiale con cui è composto il diodo contribuisce anche alla velocità con cui è in grado di funzionare. Il diodo stesso può essere fabbricato rigorosamente da germanio, un materiale leggero e ultra-conduttivo. Questo è il materiale utilizzato principalmente quando questi tipi di diodi sono diventati popolari.

I modelli successivi dei diodi sono stati realizzati con altri materiali conduttivi. Esempi includono arsenuro di gallio e materiali a base di silicio. L'uso di materiali diversi ha aumentato o diminuito la velocità di funzionamento del diodo a tunnel, secondo l'uso del diodo.