Wat is een tunneldiode?
Een tunneldiode is een hoogwaardige elektronische component die wordt gebruikt in elektronische circuits met hoge snelheid. Het wordt gebruikt als een specifieke vorm van halfgeleider. Ook aangeduid als de Esaki-diode na zijn uitvinder, gebruikt de tunneldiode kwantummechanica om een extreem snel werkende diode te produceren.
In 1957 ontwierp natuurkundige Leo Esaki, werkzaam bij het bedrijf dat nu bekend staat als Sony, de eerste voelbare tunneldiode nadat hij ontdekte dat het forceren van een tunneleffect op elektronen een veel snellere verwerking van het signaal via de diode veroorzaakte. Hij won een gezamenlijk verdiende Nobelprijs voor natuurkunde met Brian Josephson in 1973 op basis van hun ontdekking en ontwerp. Na de implementatie van tunneldiodes voor een groot aantal elektronische apparaten die door Sony Corporation zijn vervaardigd, breidde het gebruik van tunneldiodes zich snel uit naar andere fabrikanten en velen creëerden hun eigen tunneldiode-ontwerpen op basis van die van Esaki.
Tunneldiodes zijn populair omdat ze kunnen werken met snelheden ten opzichte van het gebied van microgolffrequenties. Door hun ontwerp en de materialen waarmee ze zijn gemaakt, kunnen ze met zo'n hoge snelheid werken. Dit kenmerk maakt het mogelijk dat de tunneldiode een levensvatbaar onderdeel wordt van veel verschillende elektronische apparaten, en de tunneldiode wordt sinds de oprichting door een aantal elektronicabedrijven gebruikt.
De reden dat deze diodes net zo snel kunnen functioneren als zij en de verwerkingssnelheid creëren die ze kunnen, is vanwege de uitlijning van de geleiding en de volant-elektronenbanden binnen een gebroken bandafstand. Deze uitlijning resulteert in het circuit waarin de diode is geïmplementeerd met het in staat zijn het ingangssignaal op een aanzienlijk snellere manier te verwerken. Als gevolg hiervan kan de tunneldiode worden gebruikt in versterkers en signaalprocessors, evenals in frequentieomvormers en oscillatoren.
Het materiaal waaruit de diode is gemaakt, draagt ook bij aan de snelheid waarmee het kan functioneren. De diode zelf kan strikt worden vervaardigd uit germanium, een lichtgewicht en ultrageleidend materiaal. Dit is het materiaal dat vooral werd gebruikt toen dit soort dioden voor het eerst populair werd.
Latere modellen van de diodes zijn gemaakt van andere geleidende materialen. Voorbeelden omvatten galliumarsenide evenals materialen op siliciumbasis. Het gebruik van verschillende materialen heeft de snelheid van de functie voor de tunneldiode verhoogd of verlaagd, afhankelijk van het gebruik van de diode.