diodo túnel

Definición: El diodo túnel es un diodo de unión PN altamente conductor y fuertemente dopado en el que la corriente induce debido a la tunelización. La tunelización es el fenómeno de conducción en el material semiconductor en el que el portador de carga golpea la barrera en lugar de atravesarla.

El diodo túnel es un diodo de unión PN fuertemente dopado. La concentración de impurezas en el diodo de unión PN normal es de aproximadamente 1 parte en 108. Y en el diodo de túnel, la concentración de impurezas es de aproximadamente 1 parte en 103. Debido al fuerte dopaje, el diodo conduce la corriente tanto en la parte delantera como en la delantera. así como en sentido inverso. Es un dispositivo de conmutación rápida; por lo tanto, se utiliza en osciladores, computadoras y amplificadores de alta frecuencia.

Símbolo de diodo de túnel

El símbolo del diodo de túnel se muestra en la siguiente figura. El cátodo y el ánodo son los dos terminales de material semiconductor. El material de tipo p atrae los electrones y, por lo tanto, se denomina ánodo, mientras que el material de tipo n emite los electrones y se denomina cátodo.

Construcción de Diodo Túnel

El dispositivo se construye utilizando dos terminales, a saber, ánodo y cátodo. El semiconductor de tipo p actúa como ánodo y el material semiconductor de tipo n actúa como cátodo. El arseniuro de galio, el germanio y el antimoniuro de galio se utilizan para fabricar el diodo túnel.

La relación entre el valor pico de la corriente directa y el valor de la corriente valle es máxima en el caso del germanio y menor en el caso del silicio. Por lo tanto, no se utiliza silicio para fabricar el diodo túnel. La densidad de dopaje del diodo túnel es 1000 veces mayor que la del diodo ordinario.

Característica de voltios-amperios

En la polarización directa, la conducción inmediata ocurre en el diodo debido a su fuerte dopaje. La corriente en un diodo alcanzó su valor máximo IP cuando el voltaje Vp se aplicó a través de él. Cuando más aumenta el voltaje, la corriente a través de la terminal disminuye. Y va decreciendo hasta llegar a su valor mínimo. Este valor mínimo de corriente se denomina corriente de valle Iv.

El gráfico anterior muestra que del punto A al punto B el valor de la corriente disminuye con el aumento del voltaje. Entonces, de A a B, el gráfico muestra la región de resistencia negativa del diodo túnel. Esta región muestra la propiedad más importante del diodo. Aquí, en esta región, el diodo de túnel produce la energía en lugar de absorberla.

Trabajo de diodo de túnel

Cuando el diodo de túnel no está polarizado, o podemos decir que no se aplica voltaje a través del diodo, en ese caso, la banda de conducción del material semiconductor de tipo n se superpone con la banda de valencia del material de tipo p. Esto sucede debido al fuerte dopaje. Los niveles de energía del hueco y el electrón en los lados p y n, respectivamente, siguen siendo los mismos.

Cuando la temperatura aumenta, los electrones pasan de la banda de conducción de la región n a la banda de valencia de la región p. De manera similar, el agujero, hace un túnel desde la banda de valencia de la región p a la banda de conducción de la región n. La corriente cero fluye a través del diodo en la condición no polarizada.

Cuando se aplica un voltaje pequeño a través del diodo de túnel cuya magnitud es menor que el voltaje de la región de agotamiento incorporado, entonces ningún electrón cruza la región de agotamiento y la corriente cero fluye a través del diodo. Los pocos electrones de la región n de la banda de conducción pasan a la región p de la banda de valencia. Debido al efecto túnel de los electrones, la pequeña corriente directa fluye a través de la región de empobrecimiento.

Cuando se aplica el alto voltaje a través del diodo de túnel, se genera la cantidad de electrones y huecos. El aumento de voltaje aumenta la superposición de la conducción y la banda de valencia. Los niveles de energía de la banda de valencia del lado n y la banda de conducción del lado p son iguales. Por lo tanto, la corriente máxima fluye a través del túnel.

Cuando el voltaje aplicado aumenta aún más, la banda de valencia y conducción del diodo está ligeramente desalineada. Pero la banda de conducción de la región de tipo n y la banda de valencia de la región de tipo p aún se superponen. La pequeña corriente fluye a través del diodo y, por lo tanto, la corriente del túnel comienza a disminuir.

Si el voltaje a través del conductor aumenta considerablemente, la corriente del túnel cae a cero. En esta condición, la banda de conducción del lado n y la banda de valencia del lado P no se superponen entre sí, y el diodo se comporta como un diodo de unión PN ordinario. Si la magnitud del voltaje es mayor que el voltaje incorporado, la corriente directa fluye a través del diodo.

¿Qué es la resistencia negativa en Tunnel Didoe?

Se muestra arriba en el gráfico que entre el punto Iv e Ip la corriente comienza a disminuir cuando se le aplica el voltaje. Esta región del gráfico se conoce como la región de resistencia negativa. Es la característica más importante del diodo túnel. En esta región, el diodo túnel genera la energía en lugar de absorberla.

El circuito equivalente del diodo túnel se expresa en la siguiente figura. El Rs representa la resistencia de los cables de conexión del diodo y el material semiconductor. Es aproximadamente igual a los 5Ω. Ls es la inductancia de los cables de conexión y es casi igual a 0.5nH. El Cd es la capacitancia de difusión de la unión, y su magnitud se encuentra entre 5 y 100 pF.

Ventajas y desventajas del diodo de túnel

El diodo túnel tiene un bajo costo. Produce poco ruido, y su fabricación es también muy sencilla. El diodo da una respuesta rápida y su funcionamiento es moderado. El diodo túnel funciona con baja potencia.

La desventaja del diodo túnel es que el voltaje de salida del diodo oscila. Es un dispositivo de dos terminales, pero sus circuitos de entrada y salida no están aislados entre sí.

Aplicaciones del diodo túnel

El diodo de túnel se puede utilizar como amplificador y como oscilador para detectar pequeñas frecuencias altas o como interruptor. Es un componente de alta frecuencia porque da respuestas muy rápidas a las entradas.

El diodo túnel no se usa mucho porque es un dispositivo de baja corriente.

Publicaciones relacionadas:

Diferencia entre la corriente de rotor bloqueado y la corriente de arranque ¿Qué es el deslizamiento en el motor de inducción? Puesta a tierra eléctrica ¿Cómo funciona la supervisión del circuito de disparo? Transformador de corriente (CT) Transductor capacitivo Teorema de transferencia de potencia máxima en circuito de CA Construcción de un transformador ¿Qué es una bocina de arco? Motor AC NO puerta Cálculo de alcance resistivo del relé de distancia