संचालन और अनुप्रयोगों के साथ सुरंग डायोड सर्किट

एक टनल डायोड को एस्सरी डायोड के रूप में भी जाना जाता है और यह एक अत्यधिक डोप्ड अर्धचालक है जो बहुत तेज संचालन में सक्षम है। लियो एसाकी ने अगस्त 1957 में टनल डायोड का आविष्कार किया था। जर्मनियम सामग्री का उपयोग मूल रूप से टनल डायोड बनाने के लिए किया जाता है। उन्हें गैलियम आर्सेनाइड और सिलिकॉन सामग्री से भी बनाया जा सकता है। दरअसल, इनका उपयोग फ़्रीक्वेंसी डिटेक्टर और कन्वर्टर्स में किया जाता है। टनल डायोड उनके ऑपरेटिंग रेंज में नकारात्मक प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। इसलिए, इसका उपयोग किया जा सकता है एक एम्पलीफायर , थरथरानवाला और किसी भी स्विचिंग सर्किट में।

एक सुरंग डायोड क्या है?

सुरंग डायोड है पी-एन जंक्शन डिवाइस जो नकारात्मक प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। जब वोल्टेज बढ़ता है, तो इसके माध्यम से बहने वाली धारा घट जाती है। यह टनलिंग प्रभाव के सिद्धांत पर काम करता है। मेटल-इंसुलेटर-मेटल (MIM) डायोड एक अन्य प्रकार का टनल डायोड है, लेकिन इसका वर्तमान अनुप्रयोग वंशानुक्रम संवेदनशीलता के कारण अनुसंधान वातावरण तक सीमित प्रतीत होता है, इसके अनुप्रयोग को शोध वातावरणों तक ही सीमित माना जाता है। एक और डायोड कहा जाता है मेटल-इंसुलेटर-इंसुलेटर-मेटल (MIIM) डायोड जिसमें एक अतिरिक्त इन्सुलेटर परत शामिल है। सुरंग डायोड एन-टाइप सेमीकंडक्टर के साथ कैथोड के रूप में और एन-एन के रूप में पी-टाइप सेमीकंडक्टर के साथ एक दो-टर्मिनल डिवाइस है। सुरंग का डायोड सर्किट प्रतीक जैसा कि नीचे दिखाया गया है।

सुरंग डायोड

टनल डायोड वर्किंग फेनोमेनन

शास्त्रीय यांत्रिकी के सिद्धांत के आधार पर, एक कण को ​​ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए जो कि संभावित ऊर्जा अवरोध ऊंचाई के बराबर है, अगर उसे बाधा के एक तरफ से दूसरी तरफ जाना है। अन्यथा, ऊर्जा को किसी बाहरी स्रोत से आपूर्ति की जानी है, इसलिए जंक्शन के एन-साइडेड इलेक्ट्रॉनों को जंक्शन के पी-साइड तक पहुंचने के लिए जंक्शन बाधा पर कूद सकते हैं। यदि टेरियर डायोड के रूप में अवरोध पतला है, तो श्रोडिंगर समीकरण के अनुसार यह संभावना है कि बड़ी मात्रा में संभावना है और फिर एक इलेक्ट्रॉन अवरोध के माध्यम से प्रवेश करेगा। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन की ओर से किसी भी ऊर्जा हानि के बिना होगी। क्वांटम मैकेनिकल का व्यवहार टनलिंग को इंगित करता है। उच्च-अशुद्धता पी-एन जंक्शन डिवाइस सुरंग-डायोड के रूप में कहा जाता है। टनलिंग घटना एक बहुसंख्यक वाहक प्रभाव प्रदान करती है।

Pexp) (-* * E_b * W)

कहा पे,

'ई' बाधा की ऊर्जा है,
'P' संभावना है कि कण अवरोध को पार करता है,
'W' बाधा की चौड़ाई है

टनल डायोड का निर्माण

डायोड में एक सिरेमिक बॉडी और शीर्ष पर एक सीरमयुक्त ढक्कन होता है। एक छोटा टिन डॉट एन-टाइप जीई के भारी डोप किए गए टैबलेट के लिए मिश्रधातु या मिलाप है। गोली को एनोड संपर्क में मिलाया जाता है जिसका उपयोग गर्मी अपव्यय के लिए किया जाता है। टिन-डॉट एक जाल स्क्रीन के माध्यम से कैथोड संपर्क से जुड़ा हुआ है जिसका उपयोग कम करने के लिए किया जाता है प्रेरण ।

टनल डायोड का निर्माण

ऑपरेशन और इसके लक्षण

सुरंग डायोड के संचालन में मुख्य रूप से दो पूर्वाग्रह विधि शामिल हैं जैसे कि आगे और पीछे

फॉरवर्ड बायस कंडीशन

आगे की पूर्वाग्रह की स्थिति के तहत, जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ता है, तब-करंट कम होता जाता है और इस तरह तेजी से गुमराह हो जाता है, जिसे नकारात्मक प्रतिरोध के रूप में जाना जाता है। वोल्टेज में वृद्धि एक सामान्य डायोड के रूप में परिचालन करने की ओर ले जाएगी जहां इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह पूरे पार जाता है पी-एन जंक्शन डायोड । नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र एक सुरंग डायोड के लिए सबसे महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग क्षेत्र है। टनल डायोड और सामान्य पी-एन जंक्शन डायोड विशेषताओं एक दूसरे से अलग हैं।

रिवर्स बायस स्थिति

रिवर्स कंडीशन के तहत, टनल डायोड बैक डायोड या बैकवर्ड डायोड के रूप में कार्य करता है। शून्य ऑफसेट वोल्टेज के साथ, यह एक तेज रेक्टिफायर के रूप में कार्य कर सकता है। उल्टे पूर्वाग्रह की स्थिति में, एन-साइड पर खाली राज्यों को पी-साइड पर भरे हुए राज्यों के साथ जोड़ा जाता है। रिवर्स दिशा में, इलेक्ट्रॉन एक संभावित अवरोध के माध्यम से सुरंग करेंगे। इसकी उच्च डोपिंग सांद्रता के कारण, सुरंग डायोड एक उत्कृष्ट कंडक्टर के रूप में कार्य करता है।

सुरंग डायोड के लक्षण

इसके टनलिंग प्रभाव के कारण आगे का प्रतिरोध बहुत कम है। वोल्टेज में वृद्धि वर्तमान में वृद्धि की ओर ले जाएगी जब तक कि यह चरम वर्तमान तक नहीं पहुंच जाता है। लेकिन अगर वोल्टेज पीक वोल्टेज से अधिक बढ़ गया तो करंट अपने आप कम हो जाएगा। यह नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र घाटी बिंदु तक रहता है। डायोड के माध्यम से वर्तमान घाटी बिंदु पर न्यूनतम है। यदि यह घाटी बिंदु से परे है तो सुरंग डायोड एक सामान्य डायोड के रूप में कार्य करता है।

एक सुरंग डायोड में वर्तमान घटक

एक सुरंग डायोड का कुल वर्तमान नीचे दिया गया है

मैं_टी= मैं_{ऐसा करने के लिए}+ मैं_{डायोड}+ मैं_अधिक

सुरंग डायोड में बहने वाला प्रवाह सामान्य PN जंक्शन डायोड में प्रवाहित धारा के समान है जो नीचे दी गई है

मैं_{डायोड}= मैं_करना* (एक्सप) ? * वी_टी)) -1

मैं_करना - उल्टा संतृप्ति धारा

वी_टी - तापमान के बराबर वोल्टेज

वी - डायोड के पार वोल्टेज

- जीई के लिए सुधार कारक 1 और सी के लिए 2

अशुद्धियों के माध्यम से परजीवी टनलिंग के कारण, अतिरिक्त धारा विकसित की जाएगी और यह एक अतिरिक्त वर्तमान है जिसके द्वारा घाटी बिंदु निर्धारित किया जा सकता है। सुरंग का करंट नीचे दिया गया है

मैं_{ऐसा करने के लिए}= (वी / आर_०) * exp (- (V / V)_०)^म)

कहा पे, वी_० = 0.1 से 0.5 वोल्ट और एम = 1 से 3

आर_० = सुरंग डायोड प्रतिरोध

पीक करेंट, टनल डायोड का पीक वोल्टेज

एक टनल डायोड का पीक वोल्टेज और पीक करंट अधिकतम होता है। आमतौर पर एक टनल डायोड के लिए, वोल्टेज में कटौती पीक वोल्टेज से अधिक होती है। और अधिक वर्तमान और डायोड वर्तमान को नगण्य माना जा सकता है।

एक न्यूनतम या अधिकतम डायोड करंट के लिए

वी = वी_शिखर, का_{ऐसा करने के लिए}/ डीवी = ०

(1 / आर_०) * (एक्सप - (- (वी / वी)_०)^म) - (एम * (वी / वी)_०)^म* exp (- (V / V)_०)^म) = 0

फिर, 1 - एम * (वी / वी_०)^म= 0

Vpeak = (1 / मी)^{(1 / मी)}) * वी_०* ऍक्स्प (-1 / मी)

एक सुरंग डायोड का अधिकतम नकारात्मक प्रतिरोध

एक छोटे सिग्नल का नकारात्मक प्रतिरोध नीचे दिया गया है

आर_एन= 1 / (dI / dV) = आर।_०/ (1 - (एम * (वी / वी)_०)^म) * exp (- (V / V)_०)^म) / आर_०= 0

यदि dI / dV = 0, आर_एन अधिकतम है, तो

(एम * (वी / वी)_०)^म) * exp (- (V / V)_०)^म) / आर_०= 0

अगर वी = वी_०* (1 + 1 / मी)^{(1 / मी)} तब अधिकतम होगा, इसलिए समीकरण होगा

(आर_एन)_{मैक्स}= - (आर_०* (एक्सप (1 + एम)) / एम)) / एम

सुरंग डायोड अनुप्रयोग

• टनलिंग मैकेनिज्म के कारण इसका उपयोग अल्ट्रा हाई स्पीड स्विच के रूप में किया जाता है।
• स्विचिंग का समय नैनोसेकंड या पिकोसेकंड के क्रम का है।
• वर्तमान से इसकी वक्र की ट्रिपल मूल्यवान विशेषता के कारण, इसका उपयोग लॉजिक मेमोरी स्टोरेज डिवाइस के रूप में किया जाता है।
• बेहद छोटे धारिता, अधिष्ठापन और नकारात्मक प्रतिरोध के कारण, यह लगभग 10 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर माइक्रोवेव ऑसिलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है।
• इसके नकारात्मक प्रतिरोध के कारण, यह एक विश्राम थरथरानवाला सर्किट के रूप में उपयोग किया जाता है।

सुरंग डायोड के लाभ

• कम लागत
• धीमी आवाज
• काम में आसानी
• उच्च गति
• कम बिजली
• परमाणु विकिरणों के प्रति असंवेदनशील

सुरंग डायोड के नुकसान

• टू-टर्मिनल डिवाइस होने के नाते, यह आउटपुट और इनपुट सर्किट के बीच कोई अलगाव प्रदान नहीं करता है।
• वोल्टेज श्रेणी, जिसे 1 वोल्ट या उससे नीचे ठीक से संचालित किया जा सकता है।

यह सब के बारे में है सुरंग डायोड संचालन, सर्किट आरेख और इसके अनुप्रयोगों के साथ सर्किट। हम मानते हैं कि इस लेख में दी गई जानकारी आपके लिए इस परियोजना की बेहतर समझ के लिए सहायक है। इसके अलावा, इस लेख के बारे में कोई भी प्रश्न या इसे लागू करने में कोई मदद करता है इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट , आप नीचे टिप्पणी अनुभाग में कनेक्ट करके हमसे संपर्क करने के लिए स्वतंत्र महसूस कर सकते हैं। यहां आपके लिए एक सवाल है, टनलिंग इफेक्ट का मुख्य सिद्धांत क्या है?

फ़ोटो क्रेडिट:

• सुरंग डायोड विकिमीडिया
• टनल डायोड का निर्माण सूज गया
• सुरंग डायोड के लक्षण ब्लॉगस्पॉट
• सुरंग डायोड के प्रकार इंजीनियरिंगइलेक्ट्रॉनिक्स