V postopku konstruiranja različnih elektronskih vezij je pogosto treba ustvarjati nihanja različnih oblik. To nalogo je mogoče rešiti na različne načine. Najpogosteje se za to uporabljajo različni generatorji, kar je ojačevalec s pozitivnimi povratnimi informacijami. Uporabite lahko tudi element z negativnim uporom.
Eden od teh elementov je tunelska dioda, katere tok-napetost (IVC) je shematično prikazana na sliki 1. Na istem mestu črtkane črte označujejo območje z negativnim odpornostjo na izmenični tok, t.j. padajoči del I - V karakteristike, pri kateri je dI / dU <0.
Osnovne lastnosti tunelske diode
Tunelsko diodo, katere shema je prikazana na sliki 2, je leta 1957 razvil japonski fizik Leo Esaki, ki je 15 let kasneje postal nobelov nagrajenec.
Od ostalih polprevodniških elektronskih naprav se razlikuje po zelo visoki koncentraciji dopanov, zaradi česar se začnejo odločilno vplivati na njegove parametre v smislu prevodnosti, tj. prvotni polprevodnik (najpogosteje Ge ali GsAs) postane degenerirano. Iz tega razloga nekateri raziskovalci takšne materiale celo izpostavljajo v posebno skupino poldmetal.
Poleg tega ima v primerjavi s klasičnimi polprevodniškimi diodami nekajkrat manjšo debelino območja pn stika in se povečala za približno dvakrat tako imenovano. potencialno pregrado, ki omogoča kvantno mehansko tuneliranje učinek.
Trdnosti komponente v glavnem določajo izjemno preprosta struktura in majhna širina njegovo delovno območje, ki omogoča zmanjšanje potenciala nadzornega delovanja na enote milivoltov. Te lastnosti zagotavljajo opazno manj vztrajnosti v primerjavi s tranzistorji in zmožnost normalnega delovanja pri frekvencah več deset GHz.
Skupaj s tem je za element značilna nizka poraba energije in je sposoben popolnoma delovati ob minimalni napetosti napajalnika.
Tunelska dioda je zelo odporna na ionizirajoče sevanje.
Glavne pomanjkljivosti so hitra degradacija parametrov med delovanjem in nizka odpornost na pregrevanje. Poleg tega dioda zahteva zelo previdno ravnanje med nastavitvijo vezja in odpravljanjem težav. morda ne bo uspelo niti pri običajnem klicanju z multimetrom.
Glavni parametri in področja uporabe
Seznam značilnosti potnega lista elementa običajno vključuje:
- največji dovoljeni tok, največji tok in najnižji tok I - V karakteristike;
- napetost prednapetosti;
- lastne zmogljivosti;
- neposredni aktivni upor.
V polprevodniških mikrovalovnih vezjih se tunelska dioda uporablja v:
- hitra stikala;
- vezja za generiranje in ojačevanje nihanj v milimetrskem območju valovnih dolžin.
Kot primer je na sliki 3 prikaz preprostega generatorja, ki temelji na tem elementu.
Delovno frekvenco vezja nastavi LC vezje, tudelska dioda VD pa deluje kot ključni element, ki kompenzira izgube energije v vezju med generiranjem. Izhodni signal se vzame iz upora Rн.