I ferd med å konstruere forskjellige elektroniske kretser er det ofte nødvendig å generere svingninger i forskjellige former. Denne oppgaven kan løses på forskjellige måter. Ofte brukes forskjellige generatorer til dette, som er en positiv tilbakemeldingsforsterker. Du kan også bruke et element med negativ motstand.
Et av disse elementene er en tunneldiode, hvis strømspenningskarakteristikk (VAC) er vist skjematisk i figur 1. På samme sted markerer de stiplede linjene området med negativ AC-motstand, dvs. den fallende delen av I - V karakteristikken der dI / dU <0.
Grunnleggende egenskaper til en tunneldiode
Tunneldioden, som skjematisk er vist i figur 2, ble utviklet i 1957 av den japanske fysikeren Leo Esaki, som ble nobelpristager 15 år senere.
Det skiller seg fra andre solid-state elektroniske enheter i en veldig høy konsentrasjon av dopemidler, som et resultat av at de begynner å ha en avgjørende innflytelse på parametrene når det gjelder ledningsevne, dvs. den opprinnelige halvlederen (ofte Ge eller GsAs) blir utartet. Av denne grunn klassifiserer noen forskere til og med slike materialer i en spesiell gruppe halvmetaller.
I tillegg, i sammenligning med klassiske halvlederdioder, har den flere ganger mindre tykkelse på pn-kryssområdet og økte med omtrent to ganger den såkalte. potensiell barriere, som tillater manifestasjon av kvantemekanisk tunneling effekt.
Styrken til komponenten bestemmes hovedsakelig av den ekstremt enkle strukturen og den lille bredden arbeidsområdet, som gjør det mulig å redusere potensialet for kontrollaksjonen til noen millivolt. Disse funksjonene gir merkbart mindre treghet sammenlignet med transistorer og muligheten til å fungere normalt ved frekvenser på titalls GHz.
Sammen med dette er elementet preget av lavt strømforbruk og er i stand til å fungere fullt ut ved den minimale spenningen til strømkilden.
Tunneldioden er svært motstandsdyktig mot ioniserende stråling.
De største ulempene anses å være rask nedbrytning av parametere under drift og lav motstand mot overoppheting. I tillegg krever dioden veldig forsiktig håndtering under kretsoppsett og feilsøking, fordi kan mislykkes selv med vanlig oppringing med multimeter.
Hovedparametere og bruksområder
Listen over passegenskaper for et element inkluderer vanligvis:
- maksimal tillatt strøm, toppstrøm og dalstrøm for I - V karakteristikken;
- bias spenning;
- egen kapasitet;
- direkte aktiv motstand.
I halvleder mikrobølgekretser brukes en tunneldiode i:
- høyhastighets brytere;
- kretser for å generere og forsterke svingninger i millimeter bølgelengdeområdet.
Som et eksempel viser figur 3 et diagram over en enkel generator basert på dette elementet.
Driftsfrekvensen til kretsen er satt av LC-kretsen, og VD-tunneldioden fungerer som et nøkkelelement som kompenserer for energitap i kretsen under genereringsprosessen. Utgangssignalet er hentet fra motstanden Rн.