Erinevate elektrooniliste vooluahelate ehitamise käigus on sageli vaja tekitada erineva kujuga võnkeid. Seda ülesannet saab lahendada mitmel viisil. Kõige sagedamini kasutatakse selleks erinevaid generaatoreid, mis on positiivse tagasiside võimendi. Võite kasutada ka negatiivse takistusega elementi.
Üks neist elementidest on tunneldiood, mille voolu-pinge karakteristik (IVC) on skemaatiliselt näidatud joonisel 1. Sealsamas tähistavad punktiirjooned piirkonda negatiivse vahelduvvoolutakistusega, s.t. I - V karakteristiku langev osa, mille dI / dU <0.
Tunnelidioodi põhiomadused
Tunnelidioodi, mille skeem on näidatud joonisel 2, töötas välja 1957. aastal Jaapani füüsik Leo Esaki, kellest sai 15 aastat hiljem Nobeli preemia laureaat.
See erineb teistest tahkis-elektroonilistest seadmetest dopandite väga kõrge kontsentratsiooni tõttu, mille tagajärjel need algavad omada juhtivuse osas otsustavat mõju selle parameetritele, s.t. algne pooljuht (kõige sagedamini Ge või GsAs) muutub degenereerunud. Sel põhjusel toovad mõned uurijad sellised materjalid välja isegi spetsiaalses semimeetrite rühmas.
Lisaks sellele on võrreldes klassikaliste pooljuhtdioodidega pn ristmikupiirkonna paksus mitu korda väiksem ja kasvas umbes kaks korda nn. potentsiaalne tõke, mis võimaldab kvantmehaanilist tunnelimist mõju.
Komponendi tugevused määravad peamiselt ülilihtne struktuur ja väike laius selle tööala, mis võimaldab vähendada juhtimistoimingu potentsiaali mõne millivoltini. Need omadused pakuvad märgatavalt vähem inertsi võrreldes transistoridega ja võime normaalselt toimida kümnete GHz sagedustel.
Koos sellega iseloomustab element madalat energiatarbimist ja on võimeline täielikult töötama toiteallika minimaalse pinge korral.
Tunnelidiood on ioniseeriva kiirguse suhtes väga vastupidav.
Peamisteks puudusteks peetakse parameetrite kiiret halvenemist töö ajal ja vähest vastupidavust ülekuumenemisele. Lisaks vajab diood vooluringi seadistamise ja tõrkeotsingu ajal väga ettevaatlikku käsitsemist. võib ebaõnnestuda isegi tavalise järjepidevuse korral multimeetriga.
Peamised parameetrid ja rakendusvaldkonnad
Elemendi passiomaduste loend sisaldab tavaliselt järgmist:
- I - V karakteristiku suurim lubatud vool, tippvool ja minimaalne vool;
- kallutatud pinge;
- enda suutlikkus;
- otsene aktiivne vastupanu.
Pooljuht-mikrolaineahelates kasutatakse tunneldioodi:
- kiired lülitid;
- vooluahelad võnkumiste genereerimiseks ja võimendamiseks lainepikkuste vahemikus millimeetrites.
Näitena on joonisel 3 näidatud kõige lihtsama generaatori skeem, mis põhineb sellel elemendil.
Vooluahela töösageduse määrab LC-vooluahel ja VD tunneli diood toimib võtmeelemendina, mis kompenseerib vooluahela energiakadusid genereerimisprotsessi käigus. Väljundsignaal võetakse takisti Rн alt.