bélyegkép|jobbra|250px|Az alalgútdióda szimbóluma
Az alagútdióda, vagy más néven Esaki-dióda olyan félvezető dióda, mely a kvantummechanikából ismert alagúthatás alapján működik.
Történet bélyegkép|jobbra|250px|Alagútdióda Az alagútdiódát Leo Esaki japán fizikus és Jurikó Kurosze találta fel 1957-ben, amikor a Tsushin Kogyónál, a Sony elődjénél dolgozott. Esaki 1973-ban – Brian Josephsonnal és Ivar Giaeverrel megosztva – Nobel-díjat kapott az alagúthatás felfedezéséért a félvezetőkben és a szupravezetőkben. Robert Noyce és William Shockley is eljutott az alagúthatás gondolatáig, de nem folytatták kutatásukat.
Alagútdiódát először a Sony gyártott 1957-ben. Többnyire germániumból készül, de szilícium alapú dióda is van. Az alagútdiódát különleges feszültség-áram karakterisztikája (negatív ellenállású tartomány) miatt előszeretettel használják nagyfrekvenciás oszcillátorokban erősítőelemként. Nagyfrekvenciás alkalmazásoknál jobb teljesítményük miatt alkalmazzák tranzisztorok helyett. Mikrohullámú tartományokban a rezonáns alagútdiódát használják.E. R. Brown, J. R. Söderström, C. D. Parker, L. J. Mahoney, and K. M. Molvar, and T. C. McGill "Oscillations up to 712 GHz in InAs/AlSb resonant-tunneling diodes" A MIM (metal–insulator–metal= fém-szigetelő-fém) dióda az alagútdióda egy változata. Az alagútdiódát kis zajú mikrohullámú erősítőknél is használják.Fink, pp. 13–64
Működés bélyegkép|jobbra|250px|Az alagútdióda karakterisztikája Az alagútdióda erősen szennyezett p-n átmenettel rendelkezik. Ez az erősen szennyezett réteg igen keskeny, közel 10 nanométer (100 ångström) széles. Az erős szennyezettség eredményeként kiürített réteg jön létre, ahol az n oldali elektronok és a p oldali lyukak kölcsönhatásba lépnek egymással és rekombinálódnak, így mindkettő megszűnik.
Nyitó irányban a feszültség növelésével az elektronok átjutnak a keskeny kiürített sávon az üres vegyértéksáv felé. Az áram arányosan növekszik. Amint a feszültség tovább nő, az áram csökkenni kezd, ezt a szakaszt hívják negatív differenciális ellenállású tartománynak. A feszültség további növelésével az áram ismét növekszik. A dióda 100 mV...250 mV közötti szakaszában az ellenállás negatív. Ezt a szakaszt használják ki LC oszcillátorokban a rezgőköri veszteségek kompenzálására.
Záró irányban az elektronok átjutnak a keskeny kiürített rétegen, a dióda letörik, és jelentős áram folyik.
Az alagútdiódák hosszú élettartamúak. Az 1960-ban gyártott diódák még mindig működnek. Esaki ezt azzal indokolja, hogy igen stabil az állapotuk. Az alagútdiódák viszonylagosan ellenállók nukleáris sugárzással szemben, ezért alkalmazhatók űrjárművekben.
Lásd még Dióda Alagúthatás Oszcillátor
Irodalom
Jegyzetek
Források
Alagútdióda – HamWiki E. R. Brown et. al.: Oscillations up to 712 GHz in InAs/AISb resonant-tunneling diodes The MIM diode: Another challenger for the electronics crown – In: Quantum Physics, 2010. november 19. Tunnel Diode
Kategória:Félvezető eszközök