Схема генератора, построенная с использованием туннельного диода, называется туннельным диодным генератором. Если концентрация примеси нормального PN-перехода сильно возрастает, образуется этот туннельный диод . Он также известен как диод Esaki , после его изобретателя.
Туннельный Диод
Когда концентрация примеси в диоде увеличивается, ширина области обеднения уменьшается, распространяя некоторую дополнительную силу на носители заряда, чтобы пересечь переход. Когда эта концентрация еще больше увеличивается из-за меньшей ширины области обеднения и повышенной энергии носителей заряда, они проникают через потенциальный барьер, а не поднимаются над ним. Это проникновение можно понимать как туннелирование и, следовательно, название, туннельный диод .
На следующем рисунке показано, как выглядит практичный туннельный диод.
Символы туннельного диода показаны ниже.
Для получения более подробной информации о туннельных диодах, пожалуйста, обратитесь к руководству по базовой электронике .
Туннельный диодный генератор
Туннельный диод помогает генерировать очень высокочастотный сигнал почти 10 ГГц. Практическая схема туннельного диода может состоять из переключателя S, резистора R и источника V питания, подключенного к цепи бака через туннельный диод D.
За работой
Значение выбранного резистора должно быть таким, чтобы оно смещало туннельный диод в середине области отрицательного сопротивления. На рисунке ниже показана практическая схема генератора туннельных диодов.
В этой схеме резистор R 1 устанавливает правильное смещение для диода, а резистор R 2 устанавливает надлежащий уровень тока для цепи бака. Параллельная комбинация резистора R p, катушки индуктивности L и конденсатора C образует контур емкости, который резонирует на выбранной частоте.
Когда переключатель S замкнут, ток цепи немедленно возрастает в направлении постоянного значения, значение которого определяется значением резистора R и сопротивлением диода. Однако, поскольку падение напряжения на туннельном диоде V D превышает пиковое напряжение V p , туннельный диод подается в область отрицательного сопротивления.
В этой области ток начинает уменьшаться до тех пор, пока напряжение V D не станет равным напряжению V v в точке. В этот момент дальнейшее увеличение напряжения V D приводит диод в область положительного сопротивления. В результате этого ток цепи имеет тенденцию к увеличению. Это увеличение в цепи приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R, что приведет к снижению напряжения V D.
VI характеристическая кривая
Следующий график показывает характеристики VI туннельного диода —
Кривая AB указывает область отрицательного сопротивления, когда сопротивление уменьшается, а напряжение увеличивается. Понятно, что Q-точка установлена в середине кривой AB. Q-точка может перемещаться между точками A и B во время работы схемы. Точка A называется точкой пика, а точка B называется точкой долины .
Во время работы, после достижения точки B, увеличение тока в цепи приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R, что приведет к снижению напряжения V D. Это возвращает диод обратно в область отрицательного сопротивления.
Уменьшение напряжения V D равно напряжению V P, и это завершает один цикл работы. Продолжение этих циклов производит непрерывные колебания, которые дают синусоидальный выход.
преимущества
Преимущества туннельного диодного генератора следующие:
- Он имеет высокие скорости переключения.
- Он может обрабатывать высокие частоты.
Недостатки
Недостатки туннельного диодного генератора заключаются в следующем —
- Это устройства с низким энергопотреблением.
- Туннельные диоды немного дороги.
Приложения
Применения туннельного диодного генератора следующие:
- Используется в генераторах релаксации.
- Используется в СВЧ-генераторах.
- Он также используется в качестве сверхскоростного переключающего устройства.
- Он используется в качестве логического запоминающего устройства.
Покрыв все основные цепи синусоидальных генераторов, следует отметить, что существует много генераторов, подобных тем, которые упоминались до сих пор. Генераторы, которые производят синусоидальные колебания, являются синусоидальными генераторами, как обсуждалось.
Генераторы, которые генерируют несинусоидальные сигналы (прямоугольные, развертки, треугольники и т. Д.), Являются несинусоидальными генераторами, которые мы подробно обсудили в нашем руководстве по импульсным схемам .