Under processen att bygga olika elektroniska kretsar är det ofta nödvändigt att generera svängningar i olika former. Denna uppgift kan lösas på olika sätt. Oftast används olika generatorer för detta, vilket är en positiv återkopplingsförstärkare. Du kan också använda ett element med negativt motstånd.
Ett av dessa element är en tunneldiod vars strömspänningskarakteristik (VAC) visas schematiskt i figur 1. På samma plats markerar prickade linjer området med negativt växelströmsmotstånd, dvs. den fallande delen av I - V-karakteristiken för vilken dI / dU <0.
Grundläggande egenskaper hos en tunneldiod
Tunneldioden, vars schema visas i figur 2, utvecklades 1957 av den japanska fysikern Leo Esaki, som blev nobelpristagare 15 år senare.
Det skiljer sig från andra solid state-elektroniska enheter i en mycket hög koncentration av dopmedel, vilket resulterar i att de börjar att ha ett avgörande inflytande på dess parametrar när det gäller konduktivitet, dvs. den ursprungliga halvledaren (oftast Ge eller GsAs) blir degenererad. Av denna anledning utmärker vissa forskare till och med sådana material i en speciell grupp halvmetaller.
I jämförelse med klassiska halvledardioder har den dessutom flera gånger mindre tjocklek av pn-korsningsområdet och ökade med ungefär två gånger den så kallade. potentiell barriär, vilket möjliggör kvantmekanisk tunnling effekt.
Komponenternas styrkor bestäms huvudsakligen av den extremt enkla strukturen och den lilla bredden dess arbetsområde, vilket gör det möjligt att minska potentialen för kontrollåtgärden till enheter av millivolt. Dessa funktioner ger märkbart mindre tröghet jämfört med transistorer och förmågan att fungera normalt vid frekvenser på tiotals GHz.
Tillsammans med detta kännetecknas elementet av låg strömförbrukning och kan fungera helt vid strömförsörjningens minsta spänning.
Tunneldioden är mycket motståndskraftig mot joniserande strålning.
De största nackdelarna anses vara den snabba nedbrytningen av parametrar under drift och låg motståndskraft mot överhettning. Dessutom kräver dioden mycket noggrann hantering under kretsinstallation och felsökning. kan misslyckas även med en normal kontinuitet med en multimeter.
Huvudparametrar och användningsområden
Listan över passegenskaper för ett element innehåller vanligtvis:
- högsta tillåtna ström, toppström och trågström för I - V-karakteristiken;
- förspänning;
- egen kapacitet;
- direkt aktivt motstånd.
I mikrovågskretsar med halvledare används en tunneldiod i:
- höghastighetsbrytare;
- kretsar för att generera och förstärka svängningar i millimetervåglängdsområdet.
Som ett exempel visar figur 3 ett diagram över en enkel generator baserad på detta element.
Kretsens arbetsfrekvens ställs in av LC-kretsen, och VD-tunneldioden fungerar som ett nyckelelement som kompenserar för energiförluster i kretsen under genereringsprocessen. Utsignalen tas från motståndet Rн.