¿cómo funciona la resistencia diferencial negativa en un PCT?

Esto es algo en lo que he pasado un tiempo investigando en las últimas horas, con suerte, la respuesta será coherente. Si algo necesita una aclaración, estaré encantado de hacer mi mejor esfuerzo.

editar: Me he dado cuenta de que está hablando de transistores de contacto de punto. No estoy familiarizado con estos dispositivos, por lo que no sé mucho sobre ellos. A continuación se analizan los diodos de túnel.

En la mecánica cuántica, el potencial de doble barrera describe un sistema en el que hay dos barreras potenciales que superar para que una partícula pase a través del sistema. Este potencial es una imagen muy simple de lo que verá un electrón en un diodo de túnel resonante:

Donde\$E_F\$eselnivelfermidelsemiconductor(vermásabajo),\$E_C\$eselniveldeenergíadelabandadeconducción(elniveldeenergíamásbajoocupadoporloselectronesenlabandadeconducción),y\$E_0\$eslabandadeniveldeenergíamínimadentrodeladoblebarrera.Lasbandasdemayorniveldeenergíadentrodeladoblebarrerasepuedenetiquetarde\$E_1\$atravésde\$E_n\$,yseránaproximadamentedemaneracuadradaelespacio(\$E_n-E_{n-1}^n^2\$).Labandadeconducciónpasaráde\$E_C\$a\$E_F\$(atemperaturacero).

Aquí,necesitamoshablarsobreladensidaddeestados.Lasfigurasmostradassonsoloparaunasoladirecciónenelespacio.Paralasotrasdosdirecciones,elimpulsoesmenoslimitado.Elimpulsototaldeunelectrónes:

$$p_x^2+p_y^2+p_z^2\leq2mE_F$$

Paralabandadeenergía\$E_0\$,elimpulsopuedeser:

$$p_x^2+p_y^2+p_z^2\en2mE_0$$

Haydoscosasquesonnecesariasparaqueelelectrónpuedahaceruntúnel:1)laenergíaconlaquecomienzaylaenergíaconlaqueterminadebeserlamisma.2)elimpulsoenladirección\$z\$conelquecomienzaelelectrónyterminadebeserelmismo.

Inicialmente,amedidaqueseaplicalatensióndepolarización,sololoselectronesaniveldefermipodránrealizarlatransición.Cuandoesteseaelcaso,todalaenergíadelelectrónestaráenladirección\$z\$(\$p_x=p_y=0\$).Amedidaqueaumentalatensióndepolarización,másestados\$p_x\$y\$p_y\$podránhaceruntúnel(\$p_z\$sereducirá),loqueaumentarálacorriente,porlotanto,unaresistenciapositiva(másvoltaje=máscorriente).Amedidaqueaumentaelsesgodevoltaje,laenergíade\$E_0\$,relativaalniveldefermialaizquierda\$E_F\$disminuye.

Cuando\$E_0=E_C\$,solo\$p_z=0\$loselectronespuedenhaceruntúnel,yparavoltajesdepolarizaciónmásaltosqueesto,loselectronesdebenatravesarlasbarrerasambasparafluir.Sinembargo,conelaumentocontinuoenelvoltajedepolarización,losnivelesdeenergíamásaltosdelabarreradoblepotencial\$E_1\$seacercarána\$E_F\$permitiendoqueesteprocesocontinúe(estavezatravésde\$E_1\$enlugarde\$E_0\$).Estollevadenuevoalaresistenciadiferencialpositiva.

Estaimagensevuelvemásborrosaatemperaturassuperioresa0K.Lasvibracionesdelenrejadoylosefectosdelatemperaturahacenqueestecorteseaborroso,enlugardeagudo,loquellevaaunaresistenciadiferencialnegativa.

Aparte:laenergíafermisepuedeconsiderardedosmanerasdiferentes,peroparanuestrospropósitos,voyapensarlodeestamanera:atemperaturacero,esteeselniveldeenergíadelniveldeenergíaocupadomásaltodelsólido.Atemperaturasnonulas,existeunaciertadistribucióndelosnivelesdeenergíaocupadaporencimade$E_F$debidoalaenergíatérmicaquerecibenloselectrones.Estadistribucióndisminuyeamedidaqueseobtienemayorenergíaporencimadelaenergíafermi.Estoselectronestienenqueprovenirdealgúnlugar,porloquelosnivelesdeenergíaocupadospordebajodelniveldefermitambiéndisminuyen.

Vea: enlace para un "artículo de revisión" decente en Nature.

Analicemosdostiposderesistenciadiferencialnegativa(de4)

A)unatensióndirectahacequelacorrienteaumenterápidamentecomounaresistenciaencaliente,perodebidoalosnivelesespecialesdeFermienunsemiconductor,sealcanzaunumbralquehacequelacorrientecaigaabruptamente,loquesigueelmismocaminohaciaatrásconciertahistéresis./p>

• elejemploeseldiodoGunnpararesonadoresdemicroondasextremadamentealtos

B)Seproduceunvoltajedirectoconpocaoningunacorrientehastaquesealcanzaunumbralyluegoelvoltajesecolapsaaunvoltajebajoyluegoaumentacomounaresistenciaconmásvoltajeycorriente.

• elejemploesunDIACqueseusaparaactivarSCR,("algo" similar a un Unijunction de 3 derivaciones y características de SCR excepto con 2 derivaciones).

• ejemplo de tubo de gas (neón, supresor de transitorios, fluorescente, corona de arco de aire (ESD), etc.) tienen niveles de activación muy altos que son sensibles a la presión del gas y al vacío. Voltaje de ruptura en el aire (BDV) de 1kV / mm a 3kV / mm

  • Aquí, un gas dieléctrico, que es un aislante, excita los electrones bajo un campo eléctrico hasta que los electrones escapan de la órbita externa y, según el gas y la corriente, pueden emitir rayos X como tubos FL que inciden en los fósforos dentro del vidrio y la emisión secundaria de electrones da como resultado una menor longitud de onda visible y una gran cantidad de iones que disminuyen el voltaje a medida que la corriente aumenta con una -ve R.

Las resistencias simples no tienen resistencia diferencial negativa:

enlace

Solo los dispositivos específicos muestran dicho comportamiento en un rango limitado
para dispositivos como

enlace

la explicación es una gran dosis de física cuántica