Dažādu elektronisko shēmu veidošanas procesā bieži vien ir nepieciešams ģenerēt dažādu formu svārstības. Šo uzdevumu var atrisināt dažādos veidos. Visbiežāk tam tiek izmantoti dažādi ģeneratori, kas ir pozitīvas atgriezeniskās saites pastiprinātājs. Varat arī izmantot elementu ar negatīvu pretestību.
Viens no šiem elementiem ir tuneļa diode, kuras strāvas sprieguma raksturlielums (VAC) ir shematiski parādīts 1. attēlā. Tajā pašā vietā punktētās līnijas iezīmē zonu ar negatīvu maiņstrāvas pretestību, t.i. raksturlīknes krītošā daļa, kurai dI / dU <0.
Tuneļa diode pamatīpašības
Tuneļa diodi, kuras shēma parādīta 2. attēlā, 1957. gadā izstrādāja japāņu fiziķis Leo Esaki, kurš 15 gadus vēlāk kļuva par Nobela prēmijas laureātu.
Tas atšķiras no citām cietvielu elektroniskajām ierīcēm ar ļoti lielu dopantu koncentrāciju, kā rezultātā tās sākas izšķiroši ietekmēt tā parametrus vadītspējas ziņā, t.i. sākotnējais pusvadītājs (visbiežāk Ge vai GsAs) kļūst deģenerāts. Šī iemesla dēļ daži pētnieki pat izceļ šādus materiālus īpašā pusmetālu grupā.
Turklāt, salīdzinot ar klasiskajām pusvadītāju diodēm, pn savienojuma reģiona biezums ir vairākas reizes mazāks un palielinājās apmēram divas reizes tā saukto. potenciālā barjera, kas ļauj veikt kvantu mehānisko tuneli efekts.
Komponenta stiprības galvenokārt nosaka ārkārtīgi vienkāršā struktūra un mazais platums tā darba zona, kas ļauj samazināt kontroles darbības potenciālu līdz dažiem milivoltiem Šīs funkcijas nodrošina ievērojami mazāku inerci salīdzinājumā ar tranzistoriem un spēju normāli darboties desmitiem GHz frekvencēs.
Līdz ar to elementam raksturīgs zems enerģijas patēriņš un tas spēj pilnībā darboties ar minimālo strāvas padeves spriegumu.
Tuneļa diode ir ļoti izturīga pret jonizējošo starojumu.
Galvenie trūkumi tiek uzskatīti par ātru parametru pasliktināšanos ekspluatācijas laikā un zemu izturību pret pārkaršanu. Turklāt diode prasa ļoti rūpīgu apstrādi ķēdes iestatīšanas un traucējummeklēšanas laikā. var neizdoties pat ar normālu nepārtrauktību ar multimetru.
Galvenie parametri un pielietojuma jomas
Elementa pases parametru sarakstā parasti ietilpst:
- I - V raksturlieluma maksimālā pieļaujamā strāva, maksimālā strāva un minimālā strāva;
- neobjektivitātes spriegums;
- pašu spējas;
- tieša aktīvā pretestība.
Pusvadītāju mikroviļņu shēmās tuneļa diode tiek izmantota:
- ātrgaitas slēdži;
- shēmas svārstību ģenerēšanai un pastiprināšanai milimetru viļņu garuma diapazonā.
Kā piemēru 3. attēlā parādīta vienkāršākā ģeneratora diagramma, kuras pamatā ir šis elements.
Ķēdes darbības frekvenci nosaka LC ķēde, un VD tuneļa diode darbojas kā galvenais elements, kas kompensē enerģijas zudumus ķēdē ražošanas procesā. Izejas signāls tiek ņemts no rezistora Rн.