Olumsuz Diferansiyel Direniş (NDR) yarı iletken fizikte geleneksel mevcut taşımalardan ayrı bir çıkış temsil eder. 1957 yılında Leo Esaki tarafından tünel diyotları gözlemleyin - onu Fizikte 1973 Nobel Nobel Ödülü kazandı - NDR'nin fiziği, mevcut yüksek çözünürlükte artış gösteren, mantıksal kapılarda uygulanan gerilim sonuçları ve modern elektronik hafıza elemanlarının sınırlarını zorlayan bir sistemdir.

Olumsuz Diferansiyel Direnişi Anlayın: N-Type ve S-Type

Geleneksel elektronikte, Ohm yasası şu anki gerilimle orantılı olarak artış gösteriyor. PN kavimleri gibi yarı iletken cihazlar da olumlu bir direnç sergiliyor (dI/dV > 0), mevcut olan monotonluk ile yan yanar. NDR bu kuralı kırıyor, eğimin negatif olduğu bir bölge yaratıyor (I-V) eğimi.

NDR, I-V özelliğinin şekline dayanan iki türe geniş bir şekilde kategorize edilir:

  • [FONT=0]N-Type NDR (Voltage-Controlled): [Dönemli bir gerilimde mevcut zirveler ve sonra bu makalenin birincil odak noktası olan bu makalenin temel odak noktası.
  • [FONT:0]S-Type NDR (Current-Controlled):[Dönetici: 1) Belirli bir akımdaki gerilim zirveleri ve sonra belirli bir “S” formunu azaltır. gerilim, mevcut tek değerli bir işlevdir, ancak mevcut olan bir gerilim için çok değerlidir. Örnekler Gunn diyot (özel devre koşulları altında) ve belirli sizinristokratları içerir.

N tipi bir NDR cihazı, negatif direnç bölgesi içinde, küçük bir artış gerilimi uygulamak mevcut olanı azaltır. Bu davranış, cihazın bir yeniden yüklendiği zaman kazanç ve salınım kaynağı olarak hareket etmesine izin verir.

Tünel Diodes'da Kuantum Tünelinin Fiziki

Tünel diyotu veya Esaki diyot, tünel diyotunun katı ve kesin malzemeler mühendisliğinde NDR'yi teşvik etmek için gereken özel koşullara bağlıdır.

Dejenrate Doping ve Band Sort

Standart PN kaviminden farklı olarak, hangi orta derecede yapılırsa ([DÜT:0)15)[DÜDÜDÜye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler[DÜye Olmayanlar İçindeler)[DÜye Olmayanlar İçindekiler[DÜye Olmayanlar İçindekiler) 10[DÜye Olmayanlar[Üye Olmayanlar İçindekiler[Üye Olmayanlar İçindekiler)[Üye Olmayanlar İçindekiler[Üye Olmayanlar İçindekiler)

  • [FONT:0)Tamamlanmış Bölgenin İncelenmesi: Büyük ölçüde sadece 5 ila 10 nanometrenin tükenmesi halinde, potansiyel bariyer, elektronların verimli bir şekilde tünele kadar yeterince ince.
  • [FONT=0]Fermi Level Filter into Bands: Degenerate doping, Fermi seviyesinin, n-side ve derinin üzerinde valence bandına derin bir şekilde itti.

C:0)))) ........................................................................................................................

Olumsuz Direniş Bölgesi ve Vadisi

İleri önyargı, zirve gerilimi (Vp), enerji gruplarının birbiriyle orantılı olarak değişmeye başladığı gibi, NDR'nin anahtarı doğrudan grubun üst üste düşen boş eyaletlerdedir.[DDK-1] Bu, keskin bir şekilde azaltılabilmesi için mevcut olan tünelin iletim bandını azaltır.

Vadi geriliminin ötesinde, cihaz geleneksel sürüklenme-diffüzyon (minority taşıyıcısı) tarafından hükmedilen bir rejime geçiş yapar ve mevcut olan standart ileri sürülen diyotlara benzer şekilde, standart bir ilerlemeye başlar.

Malzeme Sistemleri ve Cihaz Mühendisliği

Tüm yarı iletkenler NDR cihazları için eşit derecede uygundur. Tünel olasılığı, genellikle şarj taşıyıcılarının etkili kütlelerine bağlıdır.ETHFLT:0)Direct bandgap yarı iletkenleri), Gallium Arsenide (GaAs) ve InP) gibi farklı NDR cihazları için özel gereksinimleri, moleküler Kireçmiş (MBE) ve Metal-anfik Kimyasal Vade gibi daha yüksek basınçlı betonlar (Melek) ve Metal-anfik Kimyasal İronik Buharalar için tercih edilir.

Tünel Diode'nin Ötesinde: NDR Cihazlarının Bir Peyzajı

Esaki tünel diyot en ünlü olsa da, diğer birçok cihaz NDR'ye ulaşmak için farklı fiziksel mekanizmaları kullanırlar, her biri eşsiz avantajları ve uygulamaları ile.

Resonant Tüneling Diodes (RTDs)

RTDs basit tünel diyotundan önemli bir evrim temsil ediyor. ağır bir şekilde bir kavimli bir kavim yerine, bir RTD, iki kutuplu kuantumdan oluşuyor (örneğin, GaAs veya GaAs).

Elektrons tüneli kuantum iyiye ilk engel üzerinden geçer, ancak doğrulanmış bir enerji seviyesi ile geçiş yapabilirler; projeksiyonda elde edilen hızlar ve yüksek çözünürlükte belirtilen hızlarda elde edilir.Introduction to the circuit in the correct, and the current drop, creating an highly NDR region.Ds are prized for their unique speed-the-the-terms.

Gunn Diodes ve Transferred-Electron Etkisi

Gunn diyot (veya transfer edilen-elekron cihazı) NDR'yi bir yarı iletken fenomen aracılığıyla elde eder, bir kavim değildir. Genellikle n-tip GaAs veya InP'den yapılır. anahtarın yüksek etkili kütle ve düşük mobilite vardır.

Düşük elektrik alanlarında, elektronların yüksek hızda kalması (ve bu nedenle mevcut) azalırken, elektronlar ⁇ vadisinden düşük hareketli L veya X vadilerine kadar uzanan bir potansiyele yol açıyor.Bu nedenle, elektronların düşük hızda taşınmasına neden oluyor.

2D Malzemenin Gelişinde NDR

Grafikteki iki boyutlu (2D) materyallerin yükselişi, hexagonal boron nitride (hBN), ve metal dichalcogenides (TMDs) NDR araştırma için yeni bir sınır açtı. Bu atomik olarak ince tabakalar, atomik olarak keskin arayüzler ve olağanüstü elektrostatik kontrol ile dikey heteroyapıların yaratılmasına izin verir.

Araştırmacılar, Gr/hBN/Gr (grafene/hBN/Gr) tüneli ve TMD heteroyapılarını MoS veya )[/FONT][/FONT=D][/FONT=FONT=FONT=FONT=D=FONT=FONT=D FONT=D FONT=D FONT=FONT=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=D=))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

Modern Elektronikte NDR'nin Gelişmiş Uygulamaları

NDR cihazlarının eşsiz özellikleri - belli ki, kazanabilme ve bi-stability gösterme yeteneği - onları bir dizi uzman, yüksek performanslı uygulamalar için vazgeçilmez hale getir.

Terahertz Oscillators ve Signal Generation

Terahertz (0.1- 10 THz) bölgesinde tutarlı bir güç, genellikle "THz boşluk" olarak adlandırılan, parasitik kapasitans ve geçiş zaman gecikmeleri nedeniyle bu frekansları ortadan kaldırmak için benzersiz bir şekilde uygundur.

Yüksek Hızlı Dijital Mantık ve Hafıza

Bir NDR cihazının bi-günlük doğası dijital mantık için doğal olarak yararlıdır. Bir NDR yükü bir transistör ile bir araya getirilir.Bir belirgin mantık ailesi iki RTD'nin üst düzey giriş yoluyla toplanabilir.

Nöromorfik Hesaplama

Belki de NDR’nin en heyecan verici ortaya çıkan uygulaması, tek bir NDR cihazı veya küçük bir devreye ulaştığında, biyolojik sinir ağları davranışı taklit etmek için tasarlanmış olan bir nöromorfik hesaplama alanındadır. Biyolojik nöromorfik nöromorfik bir algoritmalar "integrate-and-fire" davranışları sergileyebilir, bir eşiğine ulaştığında keskin bir gerilim artışı yaratır.

Bir paralel kapasitör (synaptik giriş) bir NDR cihazının negatif direnci bölgesinde yan yanaşması, NDR cihazlarındaki gerilim (NDR bölgesine kadar inşa edecek, hızlı bir deşarj artışına neden olur, analog bir nöronlar veya çiftler:0) Bu çok verimli ve sinapsiyonlar) NDR cihazlarına dayanan (Müzücükler için yüksek çözünürlükte çalışır.

Meydanlar ve Yol Ahead

Son derece potansiyellerine rağmen, NDR cihazları yaygın ticari kabul için önemli engellere karşıdır.:0)Peak-to-Valley Current Oran (VPNR)) genellikle gruptaki buharlı tünel ve defektif devletlere karşı hassastır.

[FONT:0) Yaygın CMOS teknolojisi ile ilgili olarak Integration with mainten CMOS teknolojisi), en yüksek performanslı NDR cihazları III-V yarı iletkenlerine güveniyor, bu da latti yanlış ve termal genişleme farklılıkları nedeniyle silikon wafers ile kolayca entegre değil.

Ayrıca, USBT:0)device yetim ve güvenilirlik) ele alınmalıdır. NDR özellikleri, tabaka kalınlığında atomik ölçekli varyasyonlara son derece hassas ve doping profilleri için. Dijital mantık için, yüksek çözünürlükte sıkı bir dağıtım milyonlarca cihazda güvenilir geçiş sağlamak için gereklidir.

En umut verici yol, belirli, yüksek değerli fonksiyonlara hizmet etmek için co-tegrated. Örneğin, NDR cihazlarının (özellikle RTD veya Tünel FET'leri) uygun şekilde, yüksek değerli fonksiyonlara hizmet etmek için uygun olmayan yöntemlere sahiptir. Örneğin, RTD'ler kullanarak, klasik transistörlerin platformunu kullanarak veya tünel FET'leri ultra-düşük güç analog / katkılı devreleri kullanarak, negatif diferansiyel dirençlerin benzersiz fiziği, klasik betonun ötesine geçmek için açık bir şekilde hareket eder.