11 – Tunelová, Schottkyho, PIN dioda

Tunelová dioda

Plošná bohatě dotovaná dioda s velmi úzkým přechodem PN. Tunelová dioda pracuje na principu tunelového jevu, který se vysvětluje pomocí zákonů kvantové mechaniky. Dioda se používá při frekvencích v oblasti GHz.

V propustném směru anodový proud vzrůstá úměrně anodovému napětí (lineárně) a dosahuje maxima v bodě P - vrchol. Při dalším růstu anodového napětí proud klesá až na minimum bodu V - důl nebo sedlo. Při napětí ještě vyšším (cca přes 0,3 V) se chová tunelová dioda již jako běžná usměrňovací dioda. Mezi body P a V vykazuje tunelová dioda záporný diferenciální odpor. V závěrném směru se dioda chová jako rezistor s malým odporem.

Pro posouzení vlastností tunelové diody se udává poměr proudů mezi body P a V. Největší poměr nastává u diody vyrobené z gáliumarsenidu, nejmenší u křemíku.

Užití: rychlé spínače, oscilátory, nadproudová ochrana ss a st generátorů


Objasnění tunelového jevu (velmi zjednodušeně!):

V závěrném směru je potenciální val rozložen po celém přechodu napříč (viz obr. B), z čehož plyne, že procházet mohou jen menšinové nosiče - u normální diody! U tunelové diody, kde jsou obě oblasti P a N velmi silně dotovány, a tudíž tloušťka potenciálního valu je relativně malá, a tak dovoluje průchod nosičů - dioda se chová jako odpor.

V propustném směru je potenciální val rozložen po celém přechodu téměř podélně (viz obr. A), z čehož plyne, že mohou plynule procházet většinové nosiče - u normální diody! U tunelové diody jsou obě oblasti P a N velmi silně dotovány, a tudíž je tloušťka potenciálního valu relativně malá, což dovoluje nosičům průchod dříve oproti normální diodě. Záporný diferenciální přechod je způsoben vyrovnáváním průchodu nosičů v tunelové diodě, který musí být v závěru shodný s normální diodou.

PIN dioda


U této diody je mezi vrstvou vodivosti typu P a vrstvou vodivosti typu N vložena vrstva, s čistého křemíku a s vlastní vodivostí, typu I.

Vrstva I se neuplatňuje při průchodu stejnosměrného proudu nebo nízkofrekvenčního proudu a dioda se chová jako obyčejná křemíková dioda (rovněž VA charakteristika je shodná). Při vysokých frekvencích (doba průletu nosičů náboje přes vrstvu I je srovnatelná s periodou procházejícího signálu) ztrácí dioda PIN svoje původní vlastnosti a stává se lineárním odporem. Velikost odporu se mění velikostí stejnosměrného proudu If, kterým diodu v přímém směru polarizujeme. Dioda se používá při frekvencích řádově MHz až GHz.

Užití: lineární odpor pro vf kmitočty řízené ss proudem

Schottkyho dioda

Přechod diody je polovodič - kov. Tato kombinace vede k rychlému odsávání volných nosičů náboje kovem, což má za příčinu velmi krátkou dobu zotavení. a vysoké mezní frekvence (řádově desítky GHz). Dioda má velmi malé prahové napětí, ale i velmi napětí ve zpětném směru.

Užití: směšovače, demodulátory, usměrňovače vf proudů, rychlé spínače


dlabos.wz.cz