Diodo Túnel: Diodo de Micro-Ondas Easki
O diodo túnel é usado em muitos projetos de circuitos de ondas milimétricas e micro-ondas, onde pode ser usado em projetos de circuitos de osciladores e amplificadores.
________________________________________
Tutorial de Diodo Túnel Inclui:
Diodo túnel | Teoria do diodo túnel | Estrutura do dispositivo do diodo túnel | Diodo Backward
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos | Diodo de junção PN | LED | Diodo PIN | Diodo de barreira Schottky | Diodo SiC | Célula solar / diodo fotovoltaico | Varactor / Varicap | Diodo Zener
____________________________
O diodo túnel é um tipo de diodo semicondutor de ondas milimétricas e micro-ondas que pode ser utilizado em osciladores de micro-ondas e também amplificadores de micro-ondas.
Em vez de usar a física padrão da junção PN comum, o diodo túnel usa um efeito de mecânica quântica chamado tunelamento – do qual recebe seu nome.
O efeito de tunelamento dá ao diodo túnel uma região de resistência negativa e isso permite que ele seja usado como um oscilador e também em aplicações de pré-amplificador em frequências bem na região de micro-ondas.
Embora os diodos de túnel não sejam tão amplamente usados atualmente, eles ainda podem ser usados em um bom número de aplicações de RF. Eles foram usados em osciladores front-end de receptores de televisão e circuitos de disparo de osciloscópios, etc. Eles demonstraram ter uma vida útil muito longa e podem oferecer um nível muito alto de desempenho quando usados como um pré-amplificador de RF.
No entanto, hoje em dia, as aplicações de diodos de túnel são menos difundidas porque os dispositivos de três terminais geralmente oferecem melhores níveis de desempenho em muitas áreas.
Descoberta de diodo de túnel
O diodo túnel foi descoberto em 1958 por um Ph.D japonês. estudante de pesquisa chamado Esaki em 1958. Como parte de seu Ph.D. ele estava investigando as propriedades e o desempenho de junções de germânio fortemente dopadas para uso em transistores bipolares de alta velocidade.
Esaki produziu algumas junções fortemente dopadas para transistores bipolares de alta velocidade. Quando ele estava testando e usando esses dispositivos, descobriu que eles produziam uma oscilação nas frequências de micro-ondas como resultado do efeito de tunelamento.
Esaki recebeu o prêmio Nobel de Física em 1973 por seu trabalho no diodo túnel.
Após o trabalho de Esaki, outros pesquisadores demonstraram que outros materiais também apresentavam o efeito de tunelamento. Holonyak e Lesk demonstraram um dispositivo de arseneto de gálio em 1960, e outros demonstraram estanho de índio e, em 1962, o efeito foi demonstrado em materiais como arseneto de índio, fosfeto de índio e também silício.
Símbolo do circuito de diodo de túnel
O símbolo do diodo túnel usado nos diagramas de circuito é baseado no símbolo básico do diodo usado. Para diferenciar o símbolo do diodo túnel do símbolo do diodo padrão, a seção da barra do símbolo do circuito tem caudas adicionais adicionadas.
Vantagens e desvantagens
O diodo túnel não é tão amplamente usado hoje em dia como era antigamente. Com a melhoria no desempenho de outras formas de tecnologia de semicondutores, eles muitas vezes se tornaram a opção preferida. No entanto, ainda vale a pena olhar para um diodo túnel, considerando suas vantagens e desvantagens para descobrir se é uma opção viável.
Vantagens
- Velocidade muito alta: A alta velocidade de operação significa que o diodo túnel pode ser usado para projetos de circuitos de RF de microondas.
- Longevidade: Foram realizados estudos sobre o diodo de túnel e seu desempenho permaneceu estável por longos períodos de tempo, onde outros dispositivos semicondutores podem ter se degradado.
Desvantagens
- Reprodutibilidade: Não foi possível fazer o diodo túnel com desempenho tão reprodutível aos níveis frequentemente necessários.
- Relação de corrente pico-vale baixa: A região de resistência negativa e a corrente pico-vale não são tão altas quanto costumam ser necessárias para produzir os níveis de desempenho que podem ser alcançados com outros dispositivos.
Uma das principais razões para o sucesso inicial do diodo túnel foi sua alta velocidade de operação e as altas frequências que ele podia suportar.
Isso resultou do fato de que, enquanto muitos outros dispositivos são desacelerados pela presença de portadores minoritários, o diodo túnel usa apenas portadores majoritários, ou seja, lacunas em um material do tipo n e elétrons em um material do tipo p. As operadoras minoritárias retardam a operação de um dispositivo e, como resultado, sua velocidade é mais lenta. Além disso, o efeito de tunelamento é inerentemente muito rápido.
O diodo túnel é raramente usado hoje em dia, mesmo em projetos de microondas e isso resulta de suas desvantagens. Em primeiro lugar, eles têm apenas uma corrente de tunelamento baixa e isso significa que são dispositivos de baixa potência.
Embora isso possa ser aceitável para amplificadores de baixo ruído, é uma desvantagem significativa quando eles são usados em osciladores de micro-ondas, pois é necessária uma amplificação adicional e isso só pode ser realizado por dispositivos com maior capacidade de potência, ou seja, não diodos de túnel.
A terceira desvantagem é que são problemas com a reprodutibilidade dos dispositivos, resultando em baixos rendimentos e, portanto, custos de produção mais altos.
Formulários
Embora o diodo túnel parecesse promissor há alguns anos, logo foi substituído por outros dispositivos semicondutores, como diodos IMPATT para aplicações de osciladores e FETs quando usados como amplificadores. No entanto, o diodo túnel é um dispositivo útil para certas aplicações.
Uma área onde o diodo de túnel pode ser usado de forma útil é dentro de equipamentos militares e outros que podem estar sujeitos a campos magnéticos, alta temperatura e radioatividade. O diodo de túnel é mais resistente aos efeitos desses ambientes e, como tal, ainda pode ser usado de forma útil.
Outra vantagem do diodo túnel que está começando a ser descoberta é sua longevidade e confiabilidade. Uma vez fabricado, seu desempenho permanece estável por longos períodos de tempo, apesar de seu uso onde outros dispositivos podem degradar ou falhar.
____________________________
Retorne ao menu Componentes Eletrônicos
A Raisa distribui equipamentos para soldagem e para teste e medição há mais de 30 anos! Considere explorar algumas das nossa principais categorias através do menu abaixo:
0 Comentários