I processen med at opbygge en række elektroniske kredsløb er det ofte nødvendigt at generere svingninger i forskellige former. Denne opgave kan løses på forskellige måder. Oftest anvendes forskellige generatorer til dette, hvilket er en positiv feedbackforstærker. Du kan også bruge et element med negativ modstand.
Et af disse elementer er en tunneldiode, hvis strømspændingskarakteristik (VAC) er skematisk vist i figur 1. På samme sted markerer punkterede linjer området med negativ vekselstrømsmodstand, dvs. den faldende del af I - V karakteristikken, for hvilken dI / dU <0.
Grundlæggende egenskaber ved en tunneldiode
Tunneldioden, hvis skema er vist i figur 2, blev udviklet i 1957 af den japanske fysiker Leo Esaki, der blev nobelpristager 15 år senere.
Det adskiller sig fra andre solid-state elektroniske enheder i en meget høj koncentration af dopemidler, hvilket resulterer i, at de begynder at have en afgørende indflydelse på dets parametre med hensyn til ledningsevne, dvs. den oprindelige halvleder (ofte Ge eller GsA'er) bliver degenererede. Af denne grund udpeger nogle forskere endda sådanne materialer i en særlig gruppe semimetaller.
Derudover har den i sammenligning med klassiske halvlederdioder flere gange mindre tykkelse af pn-forbindelsesområdet og steg med ca. to gange den såkaldte. potentiel barriere, som muliggør kvantemekanisk tunneling effekt.
Komponenternes styrker bestemmes hovedsageligt af den ekstremt enkle struktur og lille bredde dets arbejdsområde, hvilket gør det muligt at reducere potentialet for kontrolhandling til et par millivolt. Disse funktioner giver mærkbart mindre inerti sammenlignet med transistorer og evnen til at fungere normalt ved frekvenser på snesevis af GHz.
Sammen med dette er elementet kendetegnet ved lavt strømforbrug og er i stand til at fungere fuldt ud ved strømforsyningens mindste spænding.
Tunneldioden er meget modstandsdygtig over for ioniserende stråling.
De største ulemper anses for at være den hurtige nedbrydning af parametre under drift og lav modstand mod overophedning. Derudover kræver dioden meget omhyggelig håndtering under kredsløbsopsætning og fejlfinding. kan mislykkes, selv med regelmæssig opkald med et multimeter.
Hovedparametre og anvendelsesområder
Listen over et pas egenskaber inkluderer normalt:
- maks. tilladte strøm, spidsstrøm og lavstrøm for I - V karakteristikken;
- bias spænding;
- egen kapacitet
- direkte aktiv modstand.
I halvleder mikrobølgekredsløb anvendes en tunneldiode i:
- højhastighedsafbrydere;
- kredsløb til generering og forstærkning af svingninger i millimeterbølgelængdeområdet.
Som et eksempel viser figur 3 et diagram over den enkleste generator baseret på dette element.
Kredsløbets driftsfrekvens indstilles af LC-kredsløbet, og VD-tunneldioden fungerer som et nøgleelement, der kompenserer for energitab i kredsløbet under genereringsprocessen. Udgangssignalet er taget fra modstanden Rн.
