D túnel

Diodo Túnel.

En el sentido clásico, los portadores que tienen una menor energía que el nivel de una barrera de potencial son confinados o parados completamente por la barrera. En mecánica cuántica, la naturaleza de la onda de los portadores es considerada y la onda no termina abruptamente en los límites de la barrera. Como resultado, los portadores no sólo tienen una probabilidad finita deexistencia dentro de la barrera, sino que pueden salir de la barrera si no es suficientemente ancha. Esto conlleva al concepto de probabilidad de efecto túnel y corriente túnel.

El proceso de efecto túnel y los dispositivos basados en este fenómeno tienen interesantes propiedades. Primeramente, el fenómeno de efecto túnel es un efecto de portadores mayoritarios, y el tiempo de efecto túnel deportadores a través de la barrera de potencial no está gobernado por el concepto tradicional de tiempo de transito (τ= W/υ dónde W es el ancho de la barrera y υ es la velocidad de los portadores), sino más bien la probabilidad de transición cuántica por unidad de tiempo la cual es proporcional a exp [-2(k)0)) W], dónde k(0) es el valor promedio del momento encontrado en la ruta de efectotúnel correspondiente a un portador incidente con energía igual a la energía de Fermi. Este tiempo de efecto túnel es muy corto, permitiendo el uso de dispositivos túnel muy bien en la región de mili ondas. En segundo lugar, dado que la probabilidad de efecto túnel depende de las variables de estado , en ambos lados, el original y el que recibe, la corriente de efecto túnel no es dependiente de lapolarización, y puede resultar una resistencia diferencial .
Diodo Túnel
El diodo túnel fue descubierto por L. Esaki en 1958 y es también llamado diodo Esaki. Esaki estaba estudiando junturas p.n de germanio para aplicarlas en transistores bipolares de rápida velocidad, en las cuales un delgada y muy fuerte dopada base es requerida. Él descubrió anómalas características de voltaje-corriente enpolarización directa, esto es, una resistencia diferencial negativa . Esaki explicó estas anomalías mediante el concepto de efecto cuántico de túnel y obtuvo una razonable concordancia entre la teoría de efecto túnel y los resultados experimentales.
Un diodo túnel consiste de una juntura p-n simple, en la cual el lado p y el lado n están fuertemente dopados con impurezas y están en una fuertetransición. Debido a los altos niveles de dopaje los niveles de Fermi están localizados entre las bandas permitidas. La banda de deplexión tiene un grosor de alrededor de 10 nm o menos, y es considerablemente más pequeña que la convecional para una unión p-n.
En polarización inversa la corriente incremente monótonamente . En polarización directa primeramente incrementa hasta un valor máximo opico, después decrece hasta un valor mínimo o valle, Para voltajes mayores al voltaje de valle, la corriente incrementa exponencialmente con el voltaje. Las características estáticas son resultado de tres componentes de corriente: corriente de efecto túnel de babada a banda, exceso de corriente, y difusión de corriente.

El proceso de efecto túnel a una temperatura absoluta de 0 grados yutilizando una estructura de bandas simplificada así como las gráficas de corriente contra voltaje son mostradas en la siguiente figura

Los niveles de Fermi están entre las bandas permitidas del semiconductor, y en equilibrio térmico el nivel de Fermi es constante añrededor de la juntura. Arruiba del nivel de Fermi no hay estados llenos (electrones) sobre cada lado d e juntura, y debajo del nivel deFermi no hay estdos vacíos (huecos) disponibles en cada lado de la juntura. Por lo tanto, la corriente neta de efecto túnel a cero voltaje aplicado es cero.
Cuando el voltaje es aplicado, los electrones pueden tunelear de la banda de conducción a la banda de valencia, o viceversa. Las condiciones necesarias para el efecto túnel son : (1) Que existan estados de energía ocupados sobre el lado...