Co to jest dioda tunelowa?

Dioda tunelowa jest wydajnym komponentem elektronicznym stosowanym w szybkich obwodach elektronicznych. Jest stosowany jako specyficzna forma półprzewodnika. Zwana również przez wynalazcę diodą Esaki, dioda tunelowa wykorzystuje mechanikę kwantową do wytworzenia wyjątkowo szybko działającej diody.

W 1957 roku fizyk Leo Esaki, pracujący dla firmy znanej teraz jako Sony, zaprojektował pierwszą wyczuwalną diodę tunelową po odkryciu, że wymuszenie efektu tunelowania elektronów spowodowało znacznie szybsze przetwarzanie sygnału wysyłanego przez diodę. Zdobył wspólnie zdobytą Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki z Brianem Josephsonem w 1973 r. Na podstawie ich odkrycia i projektu. Po wdrożeniu diod tunelowych do wielu urządzeń elektronicznych wyprodukowanych przez Sony Corporation, zastosowanie diod tunelowych szybko rozszerzyło się na innych producentów i wielu stworzyło własne projekty diod tunelowych w oparciu o ten opracowany przez Esaki.

Diody tunelowe są popularne, ponieważ są zdolne do działania przy prędkościach odpowiadających regionowi częstotliwości mikrofalowych. Ich konstrukcja i użyte do ich wytworzenia materiały pozwalają im działać z tak dużą prędkością. Ten atrybut pozwala diodzie tunelowej stać się opłacalną częścią wielu różnych urządzeń elektronicznych, a dioda tunelowa jest używana przez wiele firm produkujących elektronikę od momentu jej powstania.

Diody te są w stanie funkcjonować tak szybko, jak to robią, i wytwarzają prędkość przetwarzania, jaką są w stanie osiągnąć, z powodu wyrównania pasm przewodnictwa elektronów i falbany w obrębie przerwanego pasma. To wyrównanie powoduje, że obwód, w którym dioda jest realizowana, jest w stanie przetwarzać sygnał wejściowy w znacznie szybszy sposób. W rezultacie dioda tunelowa może być stosowana we wzmacniaczach i procesorach sygnałowych, a także w przetwornicach częstotliwości i oscylatorach.

Materiał, z którego wykonana jest dioda, również przyczynia się do prędkości, z jaką może ona funkcjonować. Sama dioda może być wytwarzana wyłącznie z germanu, lekkiego i bardzo przewodzącego materiału. Jest to materiał, który był używany przede wszystkim, gdy tego rodzaju diody po raz pierwszy stały się popularne.

Późniejsze modele diod zostały wykonane z innych materiałów przewodzących. Przykłady obejmują arsenek galu, a także materiały na bazie krzemu. Zastosowanie różnych materiałów albo zwiększyło, albo zmniejszyło prędkość działania diody tunelowej, zgodnie z zastosowaniem diody.