U procesu izgradnje različitih elektroničkih sklopova često je potrebno generirati oscilacije različitih oblika. Ovaj se zadatak može riješiti na različite načine. Najčešće se za to koriste razni generatori, što je pojačalo pozitivne povratne sprege. Također možete koristiti element s negativnim otporom.
Jedan od tih elemenata je tunelska dioda, čija je strujno-naponska karakteristika (IVC) shematski prikazana na slici 1. Na istom mjestu isprekidane crte označavaju područje s negativnim otporom izmjenične struje, tj. padajući dio I - V karakteristike za koji je dI / dU <0.
Osnovna svojstva tunelske diode
Tunel diodu, čija je shema prikazana na slici 2, razvio je 1957. japanski fizičar Leo Esaki, koji je 15 godina kasnije postao nobelovac.
Od ostalih čvrstih elektroničkih uređaja razlikuje se po vrlo visokoj koncentraciji dopanata, uslijed čega oni započinju imati presudan utjecaj na njegove parametre u smislu vodljivosti, tj. izvorni poluvodič (najčešće Ge ili GsAs) postaje degenerirati. Iz tog razloga neki istraživači čak izdvajaju takve materijale u posebnu skupinu polumetala.
Uz to, u usporedbi s klasičnim poluvodičkim diodama, ima nekoliko puta manju debljinu pn-spoja a povećao se za otprilike dva puta tzv. potencijalna barijera, koja omogućuje očitovanje kvantno-mehaničkog tuneliranja posljedica.
Snage komponente uglavnom se određuju izuzetno jednostavnom strukturom i malom širinom njegovo radno područje, što omogućuje smanjenje potencijala upravljačkog djelovanja na jedinice milivolta. Te značajke pružaju osjetno manje tromosti u usporedbi s tranzistorima i sposobnost normalnog funkcioniranja na frekvencijama od desetaka GHz.
Uz to, element karakterizira mala potrošnja energije i sposoban je u potpunosti funkcionirati uz minimalni napon napajanja.
Tunel dioda je vrlo otporna na ionizirajuće zračenje.
Glavni nedostaci smatraju se brzom degradacijom parametara tijekom rada i malim otporom na pregrijavanje. Uz to, dioda zahtijeva vrlo pažljivo rukovanje tijekom postavljanja kruga i rješavanja problema. može zakazati čak i ako redovito birate multimetrom.
Glavni parametri i područja primjene
Popis karakteristika putovnice elementa obično uključuje:
- najveća dopuštena struja, vršna i najniža struja I - V karakteristike;
- napon pristranosti;
- vlastiti kapacitet;
- izravni aktivni otpor.
U poluvodičkim mikrovalnim krugovima tunelska dioda koristi se u:
- brzi prekidači;
- krugovi za generiranje i pojačavanje oscilacija u milimetarskom rasponu valnih duljina.
Kao primjer, slika 3 prikazuje dijagram najjednostavnijeg generatora koji se temelji na ovom elementu.
Radnu frekvenciju kruga postavlja LC krug, a VD tunelska dioda djeluje kao ključni element koji nadoknađuje gubitke energije u krugu tijekom procesa proizvodnje. Izlazni signal uzima se iz otpornika Rn.