隧道二極管
 1N3716隧道二極管（比例為0.1“跳線）
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| 類型 | 被動的 |
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| 工作 | 量子隧道 |
| 發明 | 獅子座 |
| 首次生產 | 索尼 |
| 引腳配置 | 陽極和陰極 |
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隧道二極管或埃薩基二極管是一種半導體二極管，由於稱為隧道的量子機械效應，其有效地“負電阻”。它是1957年8月由利奧·埃薩基（Leo Esaki）在東京Tsushin Kogyo（現在稱為索尼）工作的。 1973年，埃薩基（Esaki）獲得了諾貝爾物理學獎，以實驗半導體中的電子隧道效應。羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）在為威廉·蘇克利（William Shockley）工作時獨立設計了隧道二極管的想法，但不願追求它。隧道二極管最初是由索尼於1957年首次由索尼製造的，其次是1960年左右的通用電氣公司和其他公司，今天仍然很少製造。
隧道二極管具有大約10 nm（ 100Å ）寬的濃度呈陽性（PN）連接。沉重的摻雜會導致損壞的帶隙，其中N側的傳導帶電子狀態或多或少與P側的價帶孔保持一致。它們通常是由鍺製成的，但也可以由砷化炮和矽材料製成。
用途
在其工作範圍的一部分中，負差分電阻使它們可以用作振盪器和放大器，並在使用磁滯的轉換電路中發揮作用。它們還用作頻率轉換器和檢測器。它們的低電容使它們可以在微波頻率上運行，遠高於普通二極管和晶體管的範圍。
由於其低輸出功率，隧道二極管未被廣泛使用：由於其小電壓揮桿，其射頻輸出限制為幾百毫米。然而，近年來，已經開發了使用隧道機制的新設備。諧振肺二極管（RTD）已達到任何固態振盪器的一些最高頻率。
另一種類型的隧道二極管是金屬 - 絕緣子 - 絕緣子 - 金屬（MIIM）二極管，其中附加的絕緣體層允許“踩踏隧道”以更精確地控制二極管。還有一個金屬 - 絕緣子金屬（MIM）二極管，但由於固有的敏感性，其當前的應用似乎僅限於研究環境。
向前偏置操作
在正常的正向偏置操作下，隨著電壓開始增加，第一隧道處的電子穿過非常狹窄的PN連接屏障，並填充了N側的傳導帶中的電子狀態，該態與p側的空價帶狀態對齊PN連接點。隨著電壓進一步的增加，這些狀態變得越來越錯位，並且當前下降。這稱為負差分電阻，因為電流隨電壓增加而降低。隨著電壓的增加超出固定過渡點，二極管開始以正常二極管的形式運行，在該二極管中，電子通過傳導穿過PN連接，而不再是通過P – N Junction屏障進行隧穿。隧道二極管最重要的操作區域是“負電阻”區域。它的圖與正常的PN連接二極管不同。
反向偏置操作
當在反向方向上使用時，隧道二極管被稱為後二極管（或向後二極管），並且可以用作零偏移電壓和極端線性的快速整流器（它們在反向方向上具有準確的平方法特徵）。在反向偏置下，P端上的填充狀態越來越與N面上的空狀態對齊，現在電子在反向方向上穿過PN連接屏障的隧道。
技術比較
在常規的半導體二極管中，進行傳導時，當PN連接向前偏置並在接口反向偏置時阻止電流流量。這發生到一個稱為“反向故障電壓”的點，在該點開始傳導開始（通常伴隨著設備的破壞）。在隧道二極管中，P和N層中的摻雜濃度增加到一個水平，以使反向分解電壓變為零，並且二極管在反向方向上進行。但是，當向前偏置時，會發生一種效果稱為量子機械隧道，該量子在其電壓與電流行為中產生一個區域，而正向電壓增加伴隨著向前電流的減小。這個“負電阻”區域可以用通常使用四極熱閥（真空管）的Dynatron振盪器的固態版本來利用。
申請
隧道二極管作為振盪器和高頻閾值（觸發）設備表現出巨大的希望，因為它以遠大於四極管的頻率運行，遠遠超出了四極管。隧道二極管的應用包括用於UHF電視調諧器的本地振盪器，示波器中的觸發電路，高速計數器電路以及非常快速的時間脈衝發生器電路。 1977年， Intelsat V衛星接收器使用了14–15.5 GHz頻帶中的微帶隧道二極管放大器（TDA）前端。這樣的放大器被認為是最先進的，在高頻下的性能比任何基於晶體管的前端都更好。隧道二極管也可以用作低噪聲微波放大器。自發現以來，更常規的半導體設備已使用常規振盪器技術超過了其性能。出於許多目的，三端設備（例如場效應晶體管）比只有兩個端子的設備更靈活。實用的隧道二極管以幾毫安和十分之一的伏特運行，使它們成為低功率設備。 Gunn二極管具有相似的高頻能力，並且可以處理更多的功率。
與其他二極管相比，隧道二極管對電離輻射的抵抗力更大。這使它們非常適合較高的輻射環境，例如在太空中發現的環境。
長壽
隧道二極管容易通過過熱而受到損壞，因此在焊接時需要特別注意。
隧道二極管以其壽命而著稱，1960年代製造的設備仍在運行。埃薩基（Esaki）和合著者在自然界中寫道，半導體設備通常非常穩定，並建議如果保持在室溫下，其保質期應為“無限”。他們繼續報導說，對50年曆史的設備進行了小規模的測試，揭示了“對二極管的壽命的令人滿意的確認”。正如在某些esaki二極管樣品中註意到的那樣，鍍金的鐵銷實際上會腐蝕並短暫腐蝕。通常可以用簡單的過氧化物 /醋技術對此進行診斷和處理，該技術通常用於修復手機PCB，並且內部的二極管通常仍然可以使用。
俄羅斯盈餘的組件也很可靠，儘管原始成本在30-50英鎊範圍內，但通常可以以幾便士的價格購買。通常出售的單位是基於GAA的，有一個 我在1-20 mA i pk左右的5：1 pk ⁄ I比率，因此應保護過度電流。