Menarik

Tunnel Diode: Dioda microwave Easki

Tunnel Diode: Dioda microwave Easki

Dioda terowongan adalah jenis dioda semikonduktor gelombang mikro yang dapat digunakan pada osilator dan juga amplifier.

Alih-alih menggunakan fisika standar dari PN junction biasa, dioda terowongan menggunakan efek mekanis kuantum yang disebut tunneling - dari mana ia mendapatkan namanya.

Efek tunneling memberi dioda terowongan wilayah resistansi negatif dan ini memungkinkannya untuk digunakan sebagai osilator dan juga dalam aplikasi penguat awal pada frekuensi hingga ke wilayah gelombang mikro.

Meskipun dioda terowongan tidak banyak digunakan saat ini, mereka masih dapat digunakan di banyak aplikasi RF. Mereka digunakan dalam osilator ujung depan penerima televisi dan sirkuit pemicu osiloskop, dll. Mereka telah terbukti memiliki masa pakai yang sangat lama dan dapat menawarkan tingkat kinerja yang sangat tinggi bila digunakan sebagai penguat awal RF.

Namun saat ini, aplikasi dioda terowongan kurang tersebar luas karena tiga perangkat terminal seringkali dapat menawarkan tingkat kinerja yang lebih baik di banyak area.

Penemuan dioda terowongan

Dioda terowongan ditemukan pada tahun 1958 oleh seorang Ph.D. mahasiswa peneliti bernama Esaki pada tahun 1958. Sebagai bagian dari Ph.D. dia sedang menyelidiki sifat dan kinerja sambungan germanium yang sangat dikotori untuk digunakan dalam transistor bipolar kecepatan tinggi.

Esaki menghasilkan beberapa persimpangan yang sangat dikotori untuk transistor bipolar kecepatan tinggi. Ketika dia menguji dan menggunakan perangkat ini, dia menemukan bahwa mereka menghasilkan osilasi pada frekuensi gelombang mikro sebagai hasil dari efek terowongan.

Esaki menerima hadiah Nobel bidang Fisika pada tahun 1973 untuk karyanya di dioda terowongan.

Setelah karya Esaki, peneliti lain mendemonstrasikan bahwa material lain juga menunjukkan efek tunneling. Holonyak dan Lesk mendemonstrasikan perangkat Gallium Arsenide pada tahun 1960, dan yang lainnya mendemonstrasikan timah Indium, dan kemudian pada tahun 1962 efek tersebut ditunjukkan pada bahan-bahan termasuk Indium Arsenide, Indium Phosphide dan juga Silicon.

Simbol sirkuit dioda terowongan

Simbol dioda terowongan yang digunakan pada diagram rangkaian didasarkan pada simbol dioda dasar yang digunakan. Untuk membedakan simbol dioda terowongan dari simbol dioda standar, pada bagian batang simbol rangkaian ditambahkan ekor tambahan.

Keuntungan dan kerugian

Dioda terowongan tidak banyak digunakan saat ini seperti dulu. Dengan peningkatan kinerja bentuk teknologi semikonduktor lainnya, mereka sering menjadi pilihan yang disukai. Namun demikian, masih layak untuk melihat dioda terowongan, mempertimbangkan keuntungan dan kerugiannya untuk mengetahui apakah itu adalah opsi yang layak.

Keuntungan

  • Kecepatan sangat tinggi: Kecepatan operasi yang tinggi berarti bahwa dioda terowongan dapat digunakan untuk aplikasi gelombang mikro RF.
  • Umur panjang: Studi telah dilakukan tentang dioda terowongan dan kinerjanya telah terbukti tetap stabil dalam jangka waktu yang lama, di mana perangkat semikonduktor lain mungkin telah menurun.

Kekurangan

  • Reproduksibilitas: Belum mungkin membuat dioda terowongan dengan kinerja yang dapat direproduksi ke tingkat yang sering dibutuhkan.
  • Rasio arus puncak ke lembah yang rendah: Daerah resistansi negatif dan arus puncak ke lembah tidak setinggi yang sering diperlukan untuk menghasilkan tingkat kinerja yang dapat dicapai dengan perangkat lain.

Salah satu alasan utama keberhasilan awal dioda terowongan adalah kecepatan operasinya yang tinggi dan frekuensi tinggi yang dapat ditangani. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sementara banyak perangkat lain diperlambat oleh adanya pembawa minoritas, dioda terowongan hanya menggunakan pembawa mayoritas, yaitu lubang pada bahan tipe-n dan elektron pada material tipe-p. Operator minoritas memperlambat pengoperasian perangkat dan akibatnya kecepatan mereka lebih lambat. Juga efek terowongan pada dasarnya sangat cepat.

Dioda terowongan jarang digunakan hari ini dan ini disebabkan oleh kekurangannya. Pertama mereka hanya memiliki arus tunneling yang rendah dan ini berarti mereka adalah perangkat berdaya rendah. Meskipun ini mungkin dapat diterima untuk penguat kebisingan rendah, ini adalah kelemahan yang signifikan ketika mereka digugat dalam osilator karena penguatan lebih lanjut diperlukan dan ini hanya dapat dilakukan oleh perangkat yang memiliki kemampuan daya lebih tinggi, yaitu bukan dioda terowongan. Kerugian ketiga adalah bahwa mereka bermasalah dengan reproduktifitas perangkat sehingga menghasilkan hasil yang rendah dan karena itu biaya produksi lebih tinggi.

Aplikasi

Meskipun dioda terowongan muncul menjanjikan beberapa tahun yang lalu, itu segera digantikan oleh perangkat semikonduktor lain seperti dioda IMPATT untuk aplikasi osilator dan FET ketika digunakan sebagai penguat. Meskipun demikian, dioda terowongan adalah perangkat yang berguna untuk aplikasi tertentu.

Satu area di mana dioda terowongan dapat digunakan secara berguna adalah di dalam peralatan militer dan lainnya yang mungkin terkena medan magnet, suhu tinggi, dan radioaktivitas. Dioda terowongan lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan ini dan karena itu masih dapat digunakan secara berguna.

Keunggulan lain dari dioda terowongan yang mulai ditemukan adalah umur panjang dan keandalannya. Setelah diproduksi, kinerjanya tetap stabil dalam jangka waktu yang lama meskipun digunakan di mana perangkat lain dapat menurun atau gagal.


Tonton videonya: How to test high voltage diode for microwave oven (September 2021).