Dyfais rhyfeddol lled-ddargludol - diode twnnel

Wrth astudio'r mecanwaith o gywiro cyfres arall yn yr ardal o gysylltiad rhwng dau gyfrwng gwahanol - lled-ddargludydd a metel, datgelwyd rhagdybiaeth ei fod wedi'i seilio ar yr effaith a elwir yn gludo twnelu cludwyr. Fodd bynnag, ar y pryd (1932) nid oedd lefel y datblygiad o dechnolegau lled-ddargludyddion yn caniatáu inni gadarnhau'r profiad dyfalu. Dim ond ym 1958 y llwyddodd Esaki, gwyddonydd Siapan, i gadarnhau'n wych, gan greu'r diodeg twnnel cyntaf erioed. Diolch i'w rhinweddau rhyfeddol (yn arbennig, cyflymder), denodd y ddyfais hon sylw arbenigwyr o feysydd technegol amrywiol. Yma mae'n werth esbonio bod diode yn ddyfais electronig, sy'n gyfuniad o ddau ddeunydd gwahanol mewn un achos, gyda gwahanol fathau o gynhyrchedd. Felly, gall y cerrynt trydan fynd heibio mewn un cyfeiriad yn unig. Mae'r gwrthdroad polaredd yn arwain at "gau" y diode a thwf ei wrthwynebiad. Mae cynyddu'r foltedd yn arwain at "ddadansoddiad".

Ystyriwch sut mae'r diode dwnnel yn gweithio. Mae'r dyfais lled-ddargludyddion cywasgedig clasurol yn defnyddio crisialau gyda swm o amhureddau heb fod yn fwy na 10 i rym 17 (-3 centimedr). Ac gan fod y paramedr hwn yn uniongyrchol gysylltiedig â nifer y cludwyr am ddim, mae'n ymddangos na all yr olaf byth fod yn fwy na'r terfyn penodedig.

Mae fformiwla sy'n ei gwneud hi'n bosibl pennu trwch y parth canolradd (pont pn):

L = ((E * (Uk-U)) / (2 * Pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) *

Lle Na a Nd yw'r nifer o dderbynwyr ioniol a rhoddwyr, yn y drefn honno; Pi-3.1416; Q yw gwerth y tâl electron; U yw'r foltedd mewnbwn; Uk yw'r gwahaniaeth posibl yn yr adran drosglwyddo; E yw gwerth y cyson dielectrig.

O ganlyniad i'r fformiwla, mae'r ffaith bod cyffordd pn diode glasurol wedi'i nodweddu gan gryfder cae isel a thwf cymharol fawr. Er mwyn i electronau fynd i mewn i barth am ddim, mae arnynt angen egni ychwanegol (wedi'i gyfathrebu o'r tu allan).

Mae'r diode twnnel yn defnyddio ei ddyluniad fel mathau o lled-ddargludyddion sy'n newid y cynnwys anniddigrwydd i 10 i bŵer 20 (-3 centimedr), sef gorchymyn o faint sy'n wahanol i'r rhai clasurol. Mae hyn yn arwain at ostyngiad sylweddol yn nheir y trawsnewid, cynnydd sydyn yn nerth y cae yn rhanbarth y rhanbarth pn ac, o ganlyniad, i ymddangosiad cyffordd twnnel, pan nad oes angen ynni ychwanegol ar yr electron i fynd i mewn i'r band falen. Mae hyn oherwydd nad yw lefel ynni'r gronyn yn newid pan fydd y rhwystr yn mynd heibio. Gall y diode twnnel gael ei wahaniaethu'n hawdd o'r rhai cyffredin gan ei nodwedd foltedd presennol. Mae'r effaith hon yn creu rhyw fath o sblash arno - gwerth negyddol y gwrthiant gwahaniaethol. Oherwydd hyn, defnyddir diodydd twnnel yn eang mewn dyfeisiau amlder uchel (gan leihau trwch y bwlch pn yn gwneud cyflymder o'r fath), offer mesur cywir, generaduron ac, wrth gwrs, technoleg gyfrifiadurol.

Er bod yr effaith bresennol yn yr effaith twnelu yn gallu llifo yn y ddau gyfeiriad, gyda chysylltiad uniongyrchol â'r diode, mae'r dwysedd yn y parth trosglwyddo yn cynyddu, gan ostwng nifer yr electronau sy'n gallu twnelu. Mae cynnydd mewn foltedd yn arwain at ddiflaniad llwyr y twnnel yn gyfredol ac mae'r effaith yn unig ar y gwasgariad cyffredin (fel mewn diodydd clasurol).

Hefyd mae cynrychiolydd arall o ddyfeisiadau tebyg - diode gwrthdroi. Dyma'r un diodyn twnnel, ond gydag eiddo newydd. Y gwahaniaeth yw bod y gwerth dargludo yn y cysylltiad cefn, lle mae'r dyfais gywiro cyffredin "yn cau", yn uwch na'r un uniongyrchol. Mae'r eiddo sy'n weddill yn cyfateb i'r diode twnnel: cyflymder, sŵn cynhenid fach, y gallu i unioni'r cydrannau amrywiol.