Erilaisten elektronisten piirien rakentamisen yhteydessä on usein tarpeen tuottaa erimuotoisia värähtelyjä. Tämä tehtävä voidaan ratkaista eri tavoin. Useimmiten tähän käytetään erilaisia generaattoreita, mikä on positiivinen palautevahvistin. Voit myös käyttää elementtiä, jolla on negatiivinen vastus.
Yksi näistä elementeistä on tunnelidiodi, jonka virta-jänniteominaisuus (VAC) on kaavamaisesti esitetty kuvassa 1. Samassa paikassa pisteviivat merkitsevät alueen negatiivisella vaihtovirralla, ts. I - V-ominaisuuden putoava osa, jolle dI / dU <0.
Tunnelidiodin perusominaisuudet
Tunnelidiodin, jonka kaavio on esitetty kuvassa 2, kehitti vuonna 1957 japanilainen fyysikko Leo Esaki, josta tuli Nobelin palkittu 15 vuotta myöhemmin.
Se eroaa muista kiinteän olomuodon elektronisista laitteista erittäin suurella lisäaineiden pitoisuudella, minkä seurauksena ne alkavat vaikuttaa ratkaisevasti sen parametreihin johtavuuden suhteen, ts. alkuperäinen puolijohde (useimmiten Ge tai GsAs) muuttuu rappeutunut. Tästä syystä jotkut tutkijat jopa erottavat tällaiset materiaalit erityisessä semimetalliryhmässä.
Lisäksi verrattuna klassisiin puolijohdediodeihin, sillä on useita kertoja pienempi pn-liitosalueen paksuus ja kasvoi noin kaksi kertaa niin sanotun. mahdollinen este, joka mahdollistaa kvanttimekaanisen tunneloinnin vaikutus.
Komponentin vahvuudet määräytyvät pääasiassa erittäin yksinkertaisen rakenteen ja pienen leveyden ansiosta sen työskentelyalue, mikä mahdollistaa ohjaustoiminnan potentiaalin pienentämisen muutamaan millivolttiin. Nämä ominaisuudet tarjoavat huomattavasti vähemmän hitautta kuin transistorit ja kyky toimia normaalisti kymmenien GHz: n taajuuksilla.
Tämän lisäksi elementille on ominaista pieni virrankulutus ja se pystyy toimimaan täysin virtalähteen minimijännitteellä.
Tunnelidiodi kestää erittäin hyvin ionisoivaa säteilyä.
Tärkeimpinä haittoina pidetään parametrien nopeaa heikkenemistä käytön aikana ja vähäistä ylikuumenemiskestävyyttä. Lisäksi diodi vaatii erittäin huolellista käsittelyä piirin asennuksen ja vianmäärityksen aikana. voi epäonnistua, vaikka tavallisessa valinnassa yleismittarilla.
Tärkeimmät parametrit ja käyttöalueet
Elementin passiominaisuuksien luettelo sisältää yleensä:
- I - V - ominaiskäyrän suurin sallittu virta, huippu- ja minimivirta;
- esijännite;
- oma kapasiteetti;
- suora aktiivinen vastus.
Puolijohde-mikroaaltopiireissä tunnelidiodia käytetään:
- suurnopeuskytkimet;
- piirit värähtelyjen muodostamiseksi ja vahvistamiseksi millimetrin aallonpituusalueella.
Esimerkkinä kuvassa 3 on kaavio yksinkertaisimmasta generaattorista, joka perustuu tähän elementtiin.
Piirin toimintataajuus asetetaan LC-piirillä, ja VD-tunnelidiodi toimii avainelementtinä, joka kompensoi piirin energiahäviöt generointiprosessin aikana. Lähtösignaali otetaan vastuksesta Rн.