el efecto túnel es un principio físico, el cual en telecomunicaciones es de gran utilidad

1. EL EFECTO TÚNEL
En nuestra vida cotidiana nos enfrentamos ante situaciones en las que nos
enfrentamos a la cruda realidad de que hay barreras energéticas que no podemos
superar. Si yo intento pasar de un lado a otro de un edificio saltándolo muy
posiblemente no lo consiga.
En física representamos a los sistemas y sus estados energéticos con gráficas de
energía potencial. En dichas gráficas representamos el sistema y su energía, y la
energía que necesita para realizar algún fenómeno. Veamos la siguiente figura:
En esta gráfica tenemos:
1.- Las partículas se mueven en el eje X. Una partícula se podría mover hacia la derecha
o hacia la izquierda.
2.- En el eje vertical representamos la energía a la que esta partícula está sometida en
su movimiento que tiene la forma de una energía potencial V(x).
3.- Vemos como en la mayor parte del eje X la energía potencial es 0, pero hay un
determinado intervalo en el que toma un valor Vo. Eso es una barrera de potencial.
Si tenemos una partícula cuya energía (cinética) es mayor que el Vo entonces se podrá
mover sin problema en todo el eje X.
Si por el contrario, la partícula tiene una energía menor que V0 pues estará condenada
a rebotar contra la barrera de potencial cuando se encuentre con ella. Si nuestra
partícula tiene una energía Eo menor que V0 y está en la parte izquierda de la barrera,
tendríamos esta situación:

2. La cuántica al rescate
La cuántica nos dice un par de cosas interesantes para este tema:
1. Las partículas cuánticas están descritas por una función de onda .
2. A un nivel pedestre podemos considerar que la partícula se describe como una
onda durante su evolución.
3. La función de onda contiene la información acerca de la probabilidad que
tiene la partícula de ser encontrada en una posición determinada. Eso está contenido
en el cuadrado de la función de donda, = Probabilidad de encontrar a la
partícula en una posición x.
Cuando describimos en una partícula cuántica que se encuentra con una barrera de
potencial y resolvemos el problema encontramos que aunque dicha partícula no tenga
la energía suficiente como para “saltar” la barrera hay una pequeña probabilidad de
que pase al otro lado.

3. El secreto está en que cuando la partícula descrita por la función de onda se encuentra
con la barrera de potencial, la función de onda inicial se parte en dos contribuciones:
Parte reflejada + Parte transmitida.

4. Y si hacemos un estudio de la solución a este problema encontramos que la
transmisión tiene este perfil:
Aquí es importante notar lo siguiente:
1. La partícula descrita por la función de onda tiene una energía menor que la
barrera de potencial. Pero es capaz de transmitirse por la barrera.
2. En la transmisión vemos como la amplitud de la onda disminuye y que la parte
transmitida tiene una amplitud menor. La amplitud está relacionada con el cuadrado
de la función de onda. Y eso es la probabilidad de encontrar la partícula en una
determinada posición. Por lo tanto, como se ve en la figura, la probabilidad de
encontrar a la partícula que ha superado la barrera es muy pequeña.
¿De qué factores dependerá que el efecto túnel sea más o menos eficiente?
Parece evidente que la anchura de la barrera es muy importante, a mayor anchura más
tiempo para decrecer en amplitud la onda transmitida y menor probabilidad de estar
al otro lado.
Otra característica menos evidente pero igual de fundamental es la masa de la
partícula que estemos describiendo. A mayor masa menor probabilidad de traspasar
la barrera.
Esas son dos magnífica razones para que podamos decir que nunca viviremos una
experiencia de efecto túnel. Primero porque somos grandes y con mucha masa y
segundo porque las barreras de potencial a las que nos enfrentamos suelen ser
grandes y anchas. Vamos que es mejor dar la vuelta, que esperar atravesar una pared.

5. Los usos
Pues por efecto túnel me salen muchas cosas, es un importante ingrediente en los
mecanismo de reacción químicos (algunos de ellos). También hacemos microscópios, y
es muy relevante en muchos procesos industriales y tecnológicos. Todo esto se puede
encontrar por google.
A mí, el efecto mas impresionante que se le puede asignar al efecto túnel y que ha
cambiado el estilo de vida de nuestras familias. Estoy convencido de que todos lo
hemos vivido. A todos se nos ha roto un cable, lo hemos pelado y lo hemos
empalmado con otro cable nuevo.
Al ejecutar tal procedimiento hemos de pensar que el cobre se oxida muy fácilmente y
que el oxido de cobre es un aislante eléctrico de primera categoría. Así que cuando
enrollamos hilos de cobre de los cables entre si estamos poniendo en contacto dos
superficies aislantes. Los electrones lo tienen chungo para saltar de un cable a otro en
el empalme. Y sin embargo, conduce. Los electrones saltan la barrera de oxido (que es
una barrera de pontencial para ellos) por efecto túnel. Sí, ese es mi efecto favorito en
relación con el efecto túnel. Siempre he sido de gustos simples.
Diodo túnel
El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la cual se
produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un
cierto intervalo de la característica corriente-tensión.1
La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como
componente activo (amplificador/oscilador).
También se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrió que una
fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto de tunelización de los
portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento en la unión. Una
característica importante del diodo túnel es su resistencia negativa en un determinado
intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la

6. corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel puede
funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este
diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas
y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.
El diodo túnel es una forma de diodo semiconductor muy rápido que puede funcionar
bien en la región de frecuencia de radio de microondas.
Se diferencia de otras formas de diodo semiconductor que utiliza un efecto mecánico
cuántico llamado efecto túnel. Esto proporciona el diodo túnel con una región de
resistencia negativa en su curva característica IV que permite que sea utilizado como
un oscilador y como un amplificador.
A pesar de que no se utilizan tan ampliamente como algunos dispositivos hoy en día,
estos dispositivos tienen su lugar dentro de la tecnología de RF. Fueron utilizados en el
receptor de televisión osciladores frontales y circuitos de disparo del osciloscopio, etc
Ellos han demostrado que tienen una vida muy larga y puede ofrecer un alto nivel de
rendimiento cuando se utiliza como un pre-amplificador de RF. Sin embargo hoy en
día, sus aplicaciones son a menudo limitadas por tres terminales más tradicionales
pueden ofrecer un mejor nivel de rendimiento en muchas áreas.
Desarrollo diodo túnel
El diodo túnel fue descubierto por un Ph.D. estudiante de investigación llamado Esaki
en 1958 mientras él estaba investigando las propiedades de germanio dopado
fuertemente uniones para su uso en transistores bipolares de alta velocidad.
En el curso de su investigación Esaki producido algunas uniones fuertemente dopados
para transistores bipolares de alta velocidad y, como resultado se encontró que
producían una oscilación a frecuencias de microondas como resultado del efecto túnel.
Luego, en 1973, Esaki recibió el premio Nobel de Física por su trabajo en el diodo
túnel.
Después de que el trabajo por Esaki, otros investigadores demostraron que otros
materiales también mostraron el efecto túnel. Holonyak y Lesk demostraron un
dispositivo de arseniuro de galio en 1960, y otros demostraron indio y estaño, y luego
en 1962 el efecto fue demostrado en materiales como arseniuro de indio, fosfuro de
indio y silicio.
Túnel símbolo circuito de diodo
A pesar de la operación del diodo túnel. su símbolo de circuito se basa en que para el
diodo normal, pero ha 'colas' añadido al elemento de la barra del símbolo para
diferenciarlo de otras formas de unión PN diodo.

7. Túnel símbolo circuito de diodo
Ventajas y desventajas
El diodo de túnel no se utiliza tan ampliamente estos días, ya que era de avena una
vez. Con la mejora en el rendimiento de las otras formas de la tecnología de
semiconductores, que a menudo se han convertido en la opción preferida. No
obstante, todavía vale la pena mirar un diodo túnel, teniendo en cuenta sus ventajas y
desventajas para descubrir si se trata de unaopción viable.
Ventajas
 Muy alta velocidad: La alta velocidad de operación significa que el diodo túnel
se puede utilizar para aplicaciones de RF de microondas.
 Longevidad: Se han realizado estudios del diodo túnel y su rendimiento se ha
demostrado que permanecer estable durante largos períodos de tiempo, donde otros
dispositivos semiconductores pueden tener degradados.
Desventajas
 Reproducibilidad: No ha sido posible hacer que el diodo de efecto túnel como
con el rendimiento reproducible de los niveles a menudo necesarios.
 Baja de pico a valle coeficiente de liquidez: La región de resistencia negativa y
el pico de corriente de valle no es tan alto como a menudo se requiere
para producir los niveles de rendimiento que se pueden lograr con otros dispositivos.
Una de las principales razones para el éxito inicial del diodo túnel fue su alta velocidad
de operación y las altas frecuencias que podía manejar. Esto dio como resultado del
hecho de que mientras que muchos otros dispositivos son ralentizados por la
presencia de los portadores minoritarios, el diodo túnel sólo utiliza portadores
mayoritarios, es decir, agujeros en un material de tipo n y electrones en un material de
tipo p. Los portadores minoritarios ralentizan el funcionamiento de un dispositivo y
como resultado, su velocidad es más lenta.Asimismo, el efecto túnel es
intrínsecamente muy rápido.
El diodo túnel se utiliza muy poco en estos días y esto se debe a sus desventajas. En
primer lugar sólo tienen una corriente túnel bajo y esto significa que son dispositivos
de baja potencia. Mientras que esto puede ser aceptable para los amplificadores de
bajo ruido, que es una desventaja significativa cuando son demandados en
los osciladores como se necesita una amplificación adicional y esto sólo pueden ser
realizadas por los dispositivos que tienen una capacidad de potencia más alto, es decir,
no diodos túnel. La tercera desventaja es que son problemas con la reproducibilidad
de los dispositivos que resultan en bajos rendimientos y por lo tanto, mayores costos
de producción.

8. Aplicaciones
Aunque el diodo túnel apareció prometiendo hace algunos años, pronto fue sustituido
por otros dispositivos semiconductores como diodos IMPATT para aplicaciones de
oscilador y FET es cuando se utiliza como un amplificador. Sin embargo, el diodo de
efecto túnel es un dispositivo útil para ciertas aplicaciones.
Las solicitudes para el diodo túnel incluye utiliza como un oscilador, a pesar de que
también se utiliza como un amplificador y un mezclador.
Una de las principales ventajas del diodo túnel que actualmente está empezando a
tener experiencia es su longevidad. Una vez fabricado su rendimiento permanece
estable durante largos períodos de tiempo a pesar de su uso. Otros dispositivos
pueden degradarse ligeramente con el tiempo.