Table of Contents
وتمثل المقاومة التفاضلية السلبية خروجاً واضحاً عن النقل التقليدي الحالي في الفيزياء شبه الموصلية، أول ما لاحظه ليو إيساكي في عام 1957، وهو اكتشاف حصل عليه في عام 1973، وهو نظام ميكانيكي غير خطي، حيث تؤدي زيادة الظواهر الظاهرية التطبيقية إلى انخفاض في النطاقات الطبيعية في الوقت الراهن.
فهم المقاومة التفاضلية السلبية: N-Type و S-Type
في الإلكترونيات التقليدية، قانون (أوم) ينص على أنّ الزيادة الحالية تتناسب مع الفولط، كما أنّ أجهزة موصلات الشبهات مثل مقاطعات PN تظهر مقاومة إيجابية متمايزة (DI/dV ⁇ 0)، حيث ترتفع هذه الازديادات بشكل أحادي مع التحيز، وتكسر هذه القاعدة، وتخلق منطقة على المنحنى الحالي حيث تكون المنحدرة سلبية (dI/V).
وتصنف هذه الاستراتيجية بشكل واسع إلى نوعين يستندان إلى شكل خصائصها من الأول إلى الخامس:
- ((إنّه عملٌ ذو قيمة واحدة من الفولط، لكنّ الفولط متعدد القيمة لـ (تي: 1)
- (الـ (الـمـوسـم الـمـنـعـنـد الـمـنـحـيـة (الـمـحـقـة الـمـتـنـعـةـيـة)ـ
وفي جهاز من أجهزة نزع السلاح النووي من النوع الوطني، داخل منطقة المقاومة السلبية، يؤدي تطبيق فولتية تدريجية صغيرة إلى خفض التيار، وهذا السلوك يسمح للجهاز بأن يعمل كمصدر للكسب والارتفاع عند وضعه في دائرة مترددة، وتحويل قوة العاصمة فعليا إلى إشارات من نوع AC.
فيزياء كوانتوم تونلينج في الديوديس
إن حمى النفق، أو حمى إيساكي، هو جهاز السحب الوطني الذي يُعدّه الجهاز، وتتوقف عملياته على النفق الميكانيكي الكمي، وهي ظاهرة تمر بها الجسيمات من خلال حواجز الطاقة التي تعتبرها الفيزياء الكلاسيكية أمراً لا يمكن التغلب عليه، وتُعتبر الظروف المحددة اللازمة لحفز السحب الوطني في حمى نفق، صارمة وتنطوي على هندسة دقيقة للمواد.
Degenerate Doping and Band Alignment
على عكس ترتيب موحد PN، يتم بشكل معتدل (1015] - 10]17 cm-3)، يكون هناك غباء نفق
- Extremely Thin Depletion Region:] The heavily doped region results in a depletion width of only 5 to 10 nanometers. At this scale, the potential barrier is little enough for electrons to harmony through efficiently.
- Fermi Level Penetration into Bands:] Degenerate doping pushes the Fermi level deep into the conduction band on the n-side and deep into the valence band on the p-side. this means there are filled states in the n-side conduction band directly opposing states in the p-side valence band.
Under zero bias], the Fermi levels on both sides are aligned, and the bands overlap. However, no net current flows because the harmonying rate of electrons from n to p is balanced by the harmonying rate from p to n. when a small forward bias is applied, the equir.
منطقة المقاومة السلبية وإقليم فالي
ومع تزايد التحيز الأمامي في ذروة التطاير، تبدأ مجموعات الطاقة في التحول إلى بعضها البعض، ويكمن مفتاح السحب الوطني في فقدان التداخل بين النطاقات .
وإلى جانب الفولطية الوادي، تنتقل الأداة إلى نظام يسوده الشعائر التقليدية (حقن ناقلات الأمراض الأقل)، ويبدأ الآن في الارتفاع مرة أخرى، على غرار حمق مركب متقدم قياسي، ونسبة الذروة إلى تيار الوادي هي رقم حاسم من حيث الجدارة بالنسبة لأجهزة نزع السلاح النووي، ويشير ارتفاع مستوى البوليكلور إلى وجود تأثير قوي على السحب الوطني، وهو أمر مستصوب بالنسبة للأجهزة.
نظم المواد والهندسة النبائط
ولا يناسب جميع الموصلات شبه الموصلات أجهزة السحب الوطنية، ويتوقف احتمال النفق بشكل كبير على الضمادات وكمية فعالة من ناقلات الشحنات. Direct bandgap semiconductors] مثل تقنيات الدمج الافتراضي (GaAs) و " Indium Phosphide " ، عادة ما تُفضَّل على تقنيات البرمجيات غير المباشرة
ما وراء الديوهات: مهرب من أجهزة السحب الوطنية
While the Esaki harmony dio is the mostknown, several other devices exploit different physical mechanisms to achieve NDR, each with unique advantages and applications.
ديود مسببة للمرض
وتمثل الأمراض المنقولة جنسياً تطوراً كبيراً من مستنقع النفق البسيط، وبدلاً من ملتقى مثقل، تتألف هذه الأمراض من بئر تضخمي قابل للذوبان من هيكل: طبقة ultra-thin من مادة واسعة النطاق (مثلاً، الشطيرة الغامبية أو الأغ) تدويش على نطاق ضيق.
Electrons through the first barrier into the quantum well, but they can only successfully pass through the second barrier if their energy matches one of the discrete quantized energy levels within the well (resonant condition). When the applied voltage aligns the Fermi level of the emitter with a quantized energy level in the well
Gunn Diodes and the Transferred-Electron Effect
ويحقق جهاز الغون (أو جهاز الكترون المحول) الـ NDR من خلال ظاهرة شبه موصلية كبيرة، وليس ملتقى، وهو يُصنع عادة من نوع GAs أو InP. والمفتاح هو التأثير الإلكتروني المنتقل .() وفي هذه المواد، فإن لفرقة السلوك وادياً عالية الفعالية.
وفي الحقول الكهربائية المنخفضة، يقطن الإلكترونية في الوادي المرتفع الحركة، حيث تزداد في الميدان، يكتسب الإلكترونيون طاقة كافية لتنثر (نقل) من الوادي المنخفض إلى الوديان المنخفضة الحركة أو الشاسعة، ويتسبب هذا التحويل من الإلكترونية إلى دولة منخفضة القدرة في انخفاض متوسط سرعة الوصلات الكهربائية (وبالتالي، يؤدي إلى زيادة التنقل على نطاق واسع)
NDR in Emerging 2D Materials
وقد فتحت زيادة المواد ذات الأبعاد المزدوجة (الدانمرك) مثل الغرافيني، والنيترات البيرونية السداسي، والديكالجينات المعدنية التي تمر بمرحلة انتقالية، حدودا جديدة لبحوث نزع السلاح النووي، وهذه الطبقات الرقيقة الذري تسمح بإنشاء هياكل عمودية للهيكلات الحرارية ذات الوصلات الحاد الذري والتحكم الكهروطي الاستثنائي.
باحثون: رصدوا مادة السحب الوطنية في مختلف نظم الـ2D، بما في ذلك Gr/hBN/Gr (graphene/hBN/graphene) وأجهزة التحلل الحراري (TMD) التي تُنشر في بعض الأحيان، وأجهزة التخصيب الرئيسية [FLT](2) [FL]([الخاصة بالشبكة])
تطبيقات متقدمة في مجال نزع السلاح النووي في الإلكترونيات الحديثة
إن الخصائص الفريدة لأجهزة نزع السلاح النووي - ولا سيما القدرة على توليد كسب ومظهر قابليتها للاستمرار - تجعلها أمراً لا غنى عنه لمجموعة من التطبيقات المتخصصة ذات الأداء العالي.
منظمة " تيراهرتز " للكشف عن الهوية وجيل الإشارة
(أ) إن توليد قوة متماسكة في منطقة تيراهارتز (0.1 - 10 ثيس) يشكل تحدياً كبيراً في الإلكترونيات، ويشار إليه في كثير من الأحيان بـ " الفجوة " ، ويكافح المترجمون التقليديون في هذه الترددات بسبب التقلبات الطفيلية وحالات التأخير في وقت العبور.
مرتفع السرعة في اللوجية الرقمية والذاكرة
(ب) إضافة إلى ذلك، فإنَّ طبيعة جهاز السحب الوطني ذات الميزان المزدوجة مفيدة في المنطق الرقمي، إذ إنَّ خط التحميل المُعدَّل للسحب الوطنية، إلى جانب جهاز مترجم تحريري، يُحدث مُوجَّهاً، وهو أحد الأسر المنطقية البارزة هو MOBILE (الشكل المستقرّ والمستقرّ) ، وهو ما يستخدم SR.
حاسوب الأورام العصبية
ربما أكثر التطبيقات الناشئة إثارة للنشرة النووية في مجال حاسبة الأعصاب، حيث النظم الإلكترونية مصممة لتقليل سلوك الشبكات العصبية البيولوجية، ويظهر الأعصاب البيولوجية سلوكاً مدمجاً ومشتعلاً، ويولد ارتفاعاً حاداً عند بلوغ عتبة، وجهازاً واحداً من أجهزة السحب الوطنية، أو دائرة صغيرة منها، يمكن أن يُحدث هذا السلوك العنيف.
(أ) بواسطة تغذية وسيط مواز (مدخل مركب) في جهاز نزع السلاح النووي متحيز في منطقة المقاومة السلبية، سيتراكم الفولط في جميع أنحاء المكثف حتى يُشغل منطقة السحب الوطنية، ويتسبب في موجة سريعة من التصريف، شبيهة بجهاز إطلاق عصبي.
التحديات والرأس البري
ورغم إمكاناتها الهائلة، تواجه أجهزة نزع السلاح النووي حواجز كبيرة أمام انتشار التبني التجاري، فنسبة Peak-to-Valley Current Ratio (PVCR)] كثيرا ما تتدهور في درجة حرارة الغرفة بسبب تيارات التسرب التي تعمل على نحو حراري (توجد في الوقت الراهن وادي) ويستلزم تحسين مستوى التراكم الفي للمواد المتقدمة ومراقبة الانشقاق.
(أ) لا يزال التكامل مع تكنولوجيا النظام العالمي لرصد السفن تحدياً هائلاً، إذ إن معظم أجهزة نزع السلاح النووي ذات الأداء العالي تعتمد على موصلات نصف مركبة من طراز III-V، التي لا تُدمج بسهولة في وورقات السيليكون بسبب عدم مطابقة البطاقات واختلافات التوسع الحراري، بينما تظهر تقنيات مثل ربط الخيوط والتعقيد المتزايد (مثلاً في إضافة الوعود).
وعلاوة على ذلك، يجب معالجة device variability and reliable].
أما أكثر الطرق واعدة إلى الأمام فهي: التكامل الهجين ] حيث تُدمج أجهزة نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج (وبخاصة RTDs أو FETs) مع أجهزة الاستخبارات التقليدية لخدمة وظائف محددة عالية القيمة، مثلاً، استخدام أجهزة الاستشعار من أجل خلق مصادر مقاومة مدمجة على منصة للوقود النسيجية، أو استخدام تقنيات البرمجيات الخفيفة