Un diodo tunnel è un componente elettronico ad alte prestazioni utilizzato nei circuiti elettronici ad alta velocità. È usato come una forma specifica di semiconduttore. Chiamato anche diodo Esaki dal nome del suo inventore, il diodo tunnel utilizza la meccanica quantistica per produrre un diodo operativo estremamente veloce.
Nel 1957, il fisico Leo Esaki, che lavorava per l’azienda ora conosciuta come Sony, progettò il primo diodo tunnel palpabile dopo aver scoperto che forzare un effetto tunnel sugli elettroni creava un’elaborazione molto più veloce del segnale inviato attraverso il diodo. Ha vinto un premio Nobel per la fisica insieme a Brian Josephson nel 1973 sulla base della loro scoperta e progettazione. Dopo l’implementazione di diodi tunnel per una moltitudine di dispositivi elettronici prodotti da Sony Corporation, l’uso di diodi tunnel si è esteso rapidamente ad altri produttori e molti hanno creato i propri progetti di diodi tunnel basati su quello creato da Esaki.
I diodi a tunnel sono popolari perché sono in grado di funzionare a velocità relative alla regione delle frequenze delle microonde. Il loro design e i materiali utilizzati per crearli consentono loro di funzionare a una velocità così elevata. Questo attributo consente al diodo tunnel di diventare una parte praticabile di molti dispositivi elettronici diversi e il diodo tunnel è stato utilizzato da numerose aziende produttrici di elettronica sin dal suo inizio.
Il motivo per cui questi diodi sono in grado di funzionare con la stessa rapidità con cui creano la velocità di elaborazione a cui sono in grado è dovuto all’allineamento della conduzione e delle bande di elettroni di valance all’interno di un bandgap rotto. Questo allineamento fa sì che il circuito in cui è implementato il diodo sia in grado di elaborare il segnale di ingresso in modo significativamente più veloce. Di conseguenza, il diodo tunnel può essere utilizzato in amplificatori e processori di segnale, nonché in convertitori di frequenza e oscillatori.
Il materiale di cui è composto il diodo contribuisce anche alla velocità con cui è in grado di funzionare. Il diodo stesso può essere fabbricato rigorosamente in germanio, un materiale leggero e ultraconduttivo. Questo è il materiale che è stato utilizzato principalmente quando questi tipi di diodi sono diventati popolari per la prima volta.
I modelli successivi dei diodi sono stati realizzati con altri materiali conduttivi. Gli esempi includono arseniuro di gallio e materiali a base di silicio. L’uso di materiali diversi ha aumentato o diminuito la velocità di funzionamento del diodo tunnel, a seconda dell’uso del diodo.