Što je tunel dioda, kako je uređena i gdje se koristi?

  • Dec 14, 2020
click fraud protection

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.

Slika 1. I - V karakteristika tunelske diode i njenog radnog dijela
Slika 1. I - V karakteristika tunelske diode i njenog radnog dijela

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.

Slika 2. Oznake tunelskih diodnih krugova

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.

instagram viewer

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.

Slika 3. Najjednostavniji generator diodnih tunela

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.