- Tunneldiode
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Tụnneldiode,Esaki-Diode [nach L. Esaki], Halbleitertechnik: Halbleiterdiode (Diode) aus hoch dotiertem Halbleitermaterial (mehr als etwa 1019 bis 1021 Fremdatome pro cm3), bei der die Raumladungszone (Sperrschicht) so schmal ist, dass sie von Ladungsträgern durchtunnelt werden kann. Die hohe Dotierung führt dazu, dass die Fermi-Energie nicht in der Bandlücke, sondern im Valenzband des p-Leiters und im Leitungsband des n-Leiters liegt, sodass beim Anlegen einer geringen Spannung (etwa ± 0,1 V) jeweils die besetzte Zone des einen Bands auf das gleiche Niveau gebracht wird wie die unbesetzte des anderen; in diese gelangen die Ladungsträger durch Tunneleffekt. Bei größer werdender positiver Spannung werden die energetischen Verhältnisse ungünstiger, sodass der Tunnelstrom kleiner wird, bis schließlich der gewöhnliche Diffusionsstrom einsetzt und die Stromstärke mit zunehmender Spannung wieder wächst. Die Tunneldiode besitzt aufgrund dieser Eigenschaften eine Strom-Spannungs-Kennlinie mit einem Maximum (»Höckerstrom«) bei einer kleinen positiven Spannung und einem breiten Minimum bei einer etwa dreimal höheren (»Talstrom«). Sie wird als schneller Schalter, als Oszillator und als rauscharmer Verstärker bis in den GHz-Bereich hinein eingesetzt. (Backward-Diode)IITunneldiode(Esaki-Diode), von dem japanischen Physiker Leo Esaki (*1925) erfundene Diode, bei der die Raumladungszone (Sperrschicht) so schmal ist, dass sie von Ladungsträgern durchtunnelt werden kann (Tunneleffekt). Sie besteht aus einem hoch dotierten Germaniumplättchen, in das ein ebenfalls hoch dotiertes Indiumkügelchen eingelagert ist (Dotierung). Wegen der hohen Dotierungen ist die Sperrschicht äußerst dünn.Im Unterschied zu herkömmlichen Dioden haben Tunneldioden keine Sperrwirkung. Sie ändern ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Dies geschieht nicht völlig kontinuierlich, sondern zunächst fallend, dann steigend und schließlich wieder fallend.Tunneldioden können sehr hohe Frequenzen verarbeiten und erreichen extrem kurze Schaltzeiten.
Universal-Lexikon. 2012.
