Tunel dioda: detaljno na jednostavnom jeziku. Generatori na diodama Projektni sklop mikrovalnog generatora na tunelskoj diodi
Poluvodičke diode rijetko se koriste kao glavni elementi jedinica generatora i pojačala. Budući da su uglavnom čisto pasivne komponente, jednostavno ne mogu djelovati kao izvor struje ili napona potrebnog za bilo koji oscilator ili pojačalo. Međutim, relativno je mali broj slučajeva kada je korištenjem poluvodičkih dioda pojedinih tipova (tunelske diode, Gunnove diode, lavinske diode, parametarske diode) moguće konstruirati krugove diodnog pojačala i generatora.
Poluvodički uređaji kao što su tunelske diode, Gunnove diode i lavinske diode dijele jedno svojstvo - prisutnost na I-V karakteristici uređaja pod određenim uvjetima dionice s negativnim diferencijalnim otporom. U svakom od gore navedenih uređaja različiti su fizički učinci koji uzrokuju pojavu takvog odjeljka. U tunelskoj diodi to je nagli pad tunelskog efekta s povećanjem jakosti električnog polja u poluvodiču iznad određene kritične vrijednosti; lavinsko-tranzitne diode, to je specifičnost lavinskog proboja na visokim frekvencijama primijenjenog napona. Valja napomenuti da ovi slučajevi nisu jedini. Primjer je nadaleko poznat i popularan u 30-ima. Kristadin Loševa, koja je također bila poluvodička dioda uvedena u poseban način proboja.
Danas su najrasprostranjeniji diodni autooscilatori u mikrovalnom području. Koriste Gunn diode i lavinske tranzitne diode. Pod određenim uvjetima takvi se generatori mogu pretvoriti u pojačala i koristiti za rezonantno pojačanje mikrovalnih signala. Međutim, zbog povećane razine buke i praktične neracionalnosti, pojačala temeljena na Gunn diodama i lavinskim diodama koriste se izuzetno rijetko.
Posebna vrsta uređaja za mikrovalno pojačanje je tzv. parametarska pojačala. Izgrađeni su na temelju posebnih parametarskih dioda. Načelo rada takvih pojačala vrlo je blisko načinu rada gore opisanih diodnih miksera. Parametarska dioda, kao i kod mješalica, prima dva signala. Određenom usklađenošću ovih signala i pravilnim izborom načina rada diode moguće je preraspodijeliti snagu upadnih signala u korist jednog od njih (korisnog) na nelinearnu vodljivost ili kapacitet diode. Istodobno je moguće pretvoriti frekvenciju ovog signala. Parametarska mikrovalna pojačala je vrlo teško postaviti i prilično su nestabilna. Njihova glavna prednost je jedinstveno niska razina buke. Stoga se najčešće koriste u radioteleskopima i komunikacijskim sustavima dubokog svemira.
Tunelske diode mogu biti od najvećeg interesa i praktične vrijednosti. Generator i uređaji za pojačanje koji se temelje na njima mogu se koristiti u radio prijemnicima, radio mikrofonima, mjernoj opremi itd.
Pojednostavljeni krug autooscilatora koji koristi tunelsku diodu prikazan je na sl. 3.6-42.
Riža. 3.6-42. Pojednostavljeni krug autooscilatora s tunelskom diodom
Budući da I-V karakteristika tunelske diode ima dio s negativnim otporom koji je stabilan u naponu, kada se na njega spoji paralelni oscilatorni krug, može generirati. U tom će slučaju negativni otpor diode nadoknaditi gubitke, a neprigušene oscilacije mogu nastati i održavati se u krugu. Moderne tunelske diode mogu generirati na frekvencijama do 1 GHz ili više. Međutim, zbog male veličine dijela strujno-naponske karakteristike diode s negativnim otporom, snaga koju isporučuje na bilo kojoj frekvenciji je djelić milivata. Kako bi se spriječilo izobličenje oblika generiranih oscilacija, u pravilu se koristi djelomično uključivanje diode u krug generatora. Glavni uvjet za generiranje je da otpor gubitka kruga premašuje negativni otpor tunelske diode. S obzirom da paralelni otpor gubitaka u realnim titrajnim krugovima znatno premašuje negativni otpor tunelske diode, koristi se djelomično uključivanje diode u krug (kroz odvojak zavojnice).
Dio snage generiranih oscilacija oslobodit će se na unutarnjem otporu izvora prednaprezanja, stoga bi on trebao biti što manji. Budući da je potreban prednapon vrlo mali (na primjer, za germanijeve tunelske diode reda 0,1...0,15 V), tunelske diode obično se napajaju iz razdjelnika napona (sl. 3.6-43). Međutim, to može dovesti do nepotrebne potrošnje energije napajanja (što je važno za subminijaturne uređaje). Stoga za napajanje tunelskih dioda treba koristiti izvore sa što nižim izlaznim naponom. Izlazni otpor razdjelnika napona odabire se u rasponu od 5 ... 10 Ohma, a samo u uređajima gdje je potrebna najveća učinkovitost, može se povećati na 20 ... 30 Ohma. Negativni otpor tunelske diode mora premašiti otpor razdjelnika za 5 ... 10 puta. Nije preporučljivo zaobilaziti tako male otpore kondenzatorima kako bi se smanjili gubici visokofrekventne energije, jer u nekim slučajevima to može dovesti do nestabilnog rada generatora, osobito ako je njegov način rada odabran prema maksimalnoj izlaznoj snazi. Treba uzeti u obzir da je za stabilan rad generatora potrebno održavati stabilan položaj radne točke diode. Ako se napon napajanja promijeni za najmanje 10% (na primjer, zbog pražnjenja kemijske baterije), normalni rad generatora može biti poremećen. Ponekad je preporučljivo koristiti prethodno stabilizirani napon ili koristiti nelinearne otpore u razdjelniku (stabilizirajući struju u gornjem kraku, a napon u donjem kraku). Dakle, ako u krugu autooscilatora (sl. 3.6-43) umjesto otpora R2 koristimo germanijevu diodu male snage u izravnom spoju, kao što je prikazano na sl. 3.6-44, stabilnost generatora će se poboljšati, a kada se napon napajanja promijeni unutar 1 ... 1,5 V, neće biti potrebna dodatna podešavanja.
Riža. 3.6-43. Krug autooscilatora temeljen na tunelskoj diodi napajanoj razdjelnikom napona
Riža. 3.6-44. Krug autooscilatora na bazi tunelske diode s nelinearnim otporom u strujnom krugu
Sve gore navedene metode stabilizacije napona donekle kompliciraju krugove, au nekim slučajevima povećavaju potrošnju energije, pa se ne koriste široko. U stvarnoj opremi, tunelske diode se najčešće koriste zajedno s tranzistorima. Poznato je da u tranzistoru emiterska struja relativno malo ovisi o naponu napajanja kolektora, pogotovo ako se prednapon tranzistora na neki način stabilizira. Stoga, kada napajate diodu emiterskom strujom tranzistora, možete dobiti ne samo na stabilnosti, već i na učinkovitosti. Potonji se ovdje povećava zbog činjenice da su gubici na gornjem kraku razdjelnika eliminirani, a dodatna snaga koju troši tunelska dioda je mala.
Na sl. 3.6-45, 3.6-46, 3.6-47 prikazana su tri primjera korištenja tunel diodnog generatora. Pri projektiranju ovakvih generatora treba težiti postizanju maksimalne kvalitete titrajnog kruga kako bi se povećala snaga predana potrošaču.
Riža. 3.6-45. Najjednostavniji odašiljač s tunelskom diodom
Riža. 3.6-46. Poboljšani sklop odašiljača s tunelskom diodom
Riža. 3.6-47. Lokalni oscilator na tunelskoj diodi
Da biste povećali snagu, također možete uključiti dvije ili više dioda u krug generatora (Sl. 3.6-48). U tom slučaju najbolje je spojiti diode u seriju s istosmjernom strujom. Tada bi napon na donjem otporu djelitelja trebao biti dvostruko veći nego za jednu tunelsku diodu, t j. gubici na nadlaktici su smanjeni. Mora se imati na umu da se otpor donjeg kraka mora nužno sastojati od dva identična otpora, a njihova srednja točka mora biti spojena istosmjernom strujom na srednju točku dviju dioda. Inače, stabilan rad dviju serijski spojenih dioda je nemoguć. Za izmjeničnu struju diode se mogu spajati paralelno ili serijski. U dijagramu prikazanom na Sl. 3.6-48 svaka dioda spojena je na zaseban namot. Da bi se dobila najveća snaga, priključak svake diode na krug treba prilagoditi pojedinačno.
Riža. 3.6-48. Autooscilator baziran na dvije tunelske diode
Generator tunelske diode također se može izgraditi pomoću kvarcnog rezonatora koji postavlja frekvenciju osciliranja. Primjer takve sheme prikazan je na sl. 3.6-49.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku
Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
BJELORUSKO NACIONALNO TEHNIČKO SVEUČILIŠTE
FAKULTET INSTRUMENTOGRADNJE
Odjel za informacijsku i mjernu opremu i tehnologije
NASTAVNI RAD
u disciplini: "Prijemno-predajni uređaji"
Tema: MASTER AUTO-GENERATOR NA TUNELSKU DIODU
Izvođač: Novik S. F.
Voditelj: Vorobey R.I.
Esej
Nastavni rad sadrži 18 stranica, 4 crteža, 1 prilog.
AUTOGENERATOR, DIODNI AUTOGENERATORI, TUNELNA DIODA, SKLOPNA ŠEMA.
Svrha kolegija je razviti dijagram strujnog kruga i izračunati glavni oscilator na bazi tunelske diode, opisati njegov rad i izračunati elemente uključene u dijagram strujnog kruga.
U projektu je prikazana: električna shema glavnog autooscilatora na bazi tunelske diode i njen proračun.
Uvod
1. Analiza principa rada autooscilatora baziranog na tunelskoj diodi
1.1 Opće informacije o samogeneratorima
1.2 Diodni autooscilatori
1.3 Tunelska dioda
2. Razvoj autooscilatorskog kola na bazi tunelske diode
3. Proračun autooscilatorskog kola na bazi tunelske diode
3.1 Odabir tunelske diode
3.2 Proračun moda diode
3.3 Proračun strujnog kruga
3.4 Proračun rezonatora
3.5 Proračun kapaciteta Csv i C1
Zaključak
Popis korištenih izvora
Uvod
Tijekom kolegija razvijen je i izračunat glavni oscilatorski krug baziran na tunel diodi.
Autooscilator je izvor elektromagnetskih oscilacija, kod kojih se titraji pobuđuju spontano, bez vanjskog utjecaja. Stoga se samouzbudni generatori, za razliku od generatora s vanjskom uzbudom (pojačala snage), često nazivaju samouzbudni generatori.
U radio odašiljačima autooscilatori se uglavnom koriste kao kaskade koje postavljaju nosivu frekvenciju titranja. Takvi generatori su dio pobudnika odašiljača i nazivaju se glavni generatori. Glavni zahtjev za njih je stabilnost visoke frekvencije. U nekim vrstama odašiljača (osobito u mikrovalnom području) autooscilatori mogu biti izlazni stupnjevi. Zahtjevi za takve generatore su slični onima za pojačala snage - da se osigura visoka izlazna snaga i učinkovitost.
Tunelska dioda je generatorska dioda male snage s uskim p-n spojem, čija se aktivna svojstva očituju u širokom frekvencijskom rasponu - od istosmjerne struje do mikrovalne.
1. Analiza principa rada autooscilatora na bazi tunelske diode
1.1 Opće informacije o samogeneratorima
Glavni oscilatori konstruirani su tako da se u njima pobuđuju harmonijske oscilacije. Glavni element generatora harmonijskih oscilacija je rezonator, čije je glavno svojstvo oscilatorna priroda prijelaznog procesa. Najjednostavniji rezonator je oscilatorni krug. Ako se energija uvede u oscilatorni krug, tada se pri dovoljno visokom faktoru kvalitete (Q " 1) javljaju strujne oscilacije koje se s vremenom smanjuju. Smanjenje amplitude oscilacija objašnjava se gubicima snage u krugu. Dakle, za stvaranje autooscilator harmonijskih oscilacija, potrebno je koristiti rezonator s dovoljno visokim faktorom kvalitete i kompenzirati gubitke.
Da bi se ispunio posljednji uvjet, dovoljno je povremeno dodavati dijelove elektromagnetske energije rezonatoru sinkrono s pobuđenim oscilacijama. Izvor energije može biti stalno električno polje; Za pretvaranje njegove energije u energiju vibracije potreban je aktivni element (AE). Blok dijagram autooscilatora prikazan je na slici 1. Ovdje je potrebna povratna veza za sinkronizaciju rada AE s oscilacijama koje postoje u rezonatoru.
Slika 1 - Blok dijagram autooscilatora
LC krugovi i kvarcne ploče koriste se kao rezonatori u području visokih frekvencija; za mikrovalove - segmenti vodova s raspodijeljenim parametrima, dielektrične pločice, feritne kuglice itd. Aktivni elementi mogu biti bipolarni i tranzistori s efektom polja, kao i generatorske diode - tunelske, lavinsko-rasponske, Gunnove diode itd.
Mehanizam rada autogeneratora je sljedeći. Kada je izvor energije uključen, u rezonatoru se javlja prolazni oscilatorni proces koji utječe na AE. Potonji pretvara energiju izvora u energiju osciliranja i prenosi je u rezonator. Ako snaga koju dovodi aktivni element premašuje snagu koju troše rezonator i opterećenje, tj. ako je zadovoljen uvjet samouzbude, tada se amplituda oscilacija povećava. Kako se amplituda povećava, pojavljuje se nelinearnost AE, kao rezultat toga, rast izlazne snage usporava se i pri određenoj amplitudi oscilacija izlazna snaga postaje jednaka potrošenoj snazi. Ako je ova ravnoteža energije stabilna do malih odstupanja, tada se u autooscilatoru uspostavlja stacionarni način titranja.
Autogeneratori se značajno razlikuju od ostalih kaskada radio odašiljača po tome što se frekvencija i amplituda oscilacija ovdje određuju ne vanjskim izvorom, već parametrima vlastitog oscilatornog sustava i aktivnog elementa.
1.2 Diodni autooscilatori
Ovisno o vrsti AE, razlikuju se tranzistorski i diodni autooscilatori.
Diodni autooscilatori daju stacionarne oscilacije zbog specifičnih procesa u generatorskim diodama; ovdje se povratna sprega provodi automatski bez upotrebe posebnih elemenata.
1.3 Tunelska dioda
Tunelska dioda je generatorska dioda male snage s uskim p-n spojem, čija se aktivna svojstva očituju u širokom frekvencijskom rasponu - od istosmjerne struje do mikrovalne. To vam omogućuje izradu tunelskih autooscilatora na širokom rasponu frekvencija. Izlazna snaga autooscilatora koji koriste tunelske diode obično iznosi stotine mikrovata. Važna prednost diode je očuvanje njezinih svojstava aktivnog elementa u uvjetima zračenja.
Ekvivalentni krug tunelske diode (slika 2a) sadrži strujni generator tj (uA), kapacitivnost barijere p-l spoja Sb ( uA), otpor gubicima u poluvodiču i kontaktima rs, te induktivitet terminala Lv. Isprekidana linija na slici 2b prikazuje statičku strujno-naponsku karakteristiku konvencionalne diode s pn spojem.
Slika 2. Nadomjesna shema tunelske diode (a) i statička strujno-naponska karakteristika generatora struje (b)
2. Razvoj autooscilatorskog kola na bazi tunelske diode
1. Tunelska dioda je uređaj sa strujno-naponskom karakteristikom N-tipa, stoga oscilatorni sustav, uzimajući u obzir Lv n Sa na spojnim točkama generatora struje ia (ua), mora imati paralelnu rezonanciju na danom frekvencija.
Slika 3. Glavni električni (a) i ekvivalentni (b) krugovi napajanja tunelske diode.
2. Dio negativnog nagiba postoji pri vrlo niskim naponima ua. Da bi dioda mogla djelovati kao aktivni element autooscilatora, napon napajanja U0 mora biti unutar granica upak< U0< uвп или 0,1 < U0 < 0,6 В. Так как напряжение стандартных источников питания Еп>1,5 V, tada je potreban razdjelnik napona (slika 3 a).
3. Postojanje dijela negativnog nagiba ne samo na dinamičkoj strujno-naponskoj karakteristici (kao kod svih aktivnih elemenata), već i na statičkoj karakteristici dovodi do potrebe da se osigura stabilnost istosmjerne radne točke.
Električni krug autooscilatora s tunelskom diodom. Na slici 4 prikazan je jedan od mogućih sklopova ovakvog autooscilatora.
Slika 4. Shema autooscilatora na bazi tunelske diode.
Ovdje su R1, R2 razdjelnik napona u strujnom krugu;
Sbl, Lbl - elementi koji blokiraju izvor napajanja od visokofrekventnih struja;
C1, C2, L - elementi rezonatora koji postavljaju frekvenciju generacije;
Ssv - komunikacijski kapacitet s opterećenjem. Kako bi se istovremeno osigurala stabilnost visoke frekvencije i optimalni energetski uvjeti, koristi se nepotpuna veza rezonatora s diodom.
3. Proračun autooscilatorskog kola na bazi tunelske diode
Proračun tunelskog autooscilatora sastoji se od 3 glavne faze: 1) izbor diode; 2) proračun načina rada diode; 3) proračun rezonatora i strujnog kruga.
3.1 Odabir tunelske diode
Pri izboru diode treba voditi računa o potrebnoj izlaznoj snazi oscilatora. Za postizanje visoke stabilnosti frekvencije treba koristiti oslabljenu vezu s opterećenjem, odabirom dovoljno malog kapaciteta Ssv. Zatim snaga u opterećenju Rn? (0,1 ... 0.2) P1, Gdje P1 , je oscilatorna snaga koju dioda odaje vanjskom krugu.
Iz teorije tunelskih autooscilatora slijedi da je najveća oscilatorna snaga diode:
P1 max ? 0,2 ,
= javrh-jaVP;= uvrh-uvp.
Budući da je = javrh;? 0,4 B za diode galijevog arsenida dobivamo sljedeći omjer za izbor diode: javrh? 100 Rn.
3.2 Proračun moda diode
Svrha proračuna je pronaći optimalnu vodljivost opterećenja GDo, konstantan napon U0 , na diodi, ekvivalentni otpor napajanja Rist. Kao rezultat izračuna postaje poznata amplituda oscilacija Ua1 , oscilatorno P1, i konzumirali P0 snagu, kao i elektroničku učinkovitost autogeneratora.
Pri proračunu načina rada diode potrebno je uzeti u obzir uvjete postojanja stacionarnog načina rada, samouzbude i stabilnosti istosmjerne struje. Potrebno je izračunati ovisnost realnog GA i imaginarno Va dijelovi vodljivosti da na amplitudu oscilacija Ua1. Glavni doprinos za Va daje barijerni kapacitet diode, tj. što?zahodb1, gdje je Sb1 kapacitivnost prosječna prema prvom harmoniku Co(uA). Izračuni pokazuju da vrijednost Ua slabo ovisi o Ua1, stoga uzimaju u obzir kapacitet Co konstantno, uz pretpostavku sub1 -- sub (U0). Izračun | Ga|(Ua) može se izvršiti sljedećim redoslijedom.
Slika 6. Normalizacija strujno-naponske karakteristike tunelske diode na bazi galijevog arsenida ( A) i ovisnost | ga|/ javrh na amplitudu napona ( b)
1. Aproksimirajmo statičku strujno-naponsku karakteristiku tunelske diode odgovarajućim analitičkim izrazom.
2. Pod pretpostavkom da je napon ua(t) na diodi ima harmonijski oblik (ovo je točno ako je faktor kvalitete kruga pri paralelnoj rezonanciji dovoljno visok), zamijenimo napon u formulu koja aproksimira strujno-naponsku karakteristiku
ua(f) = U0+Ua1costež
i pronaći ovisnost ja a (t) .
3. Funkcija odvijanja ja a (t) u Fourierovom redu nalazimo amplitudu prvog harmonika struje diode Ia1 .
4. Izračunaj
|Ga| = Ia1/ Ua1 .
5. Ponovite izračune za različite Ua1 I U0. Kao rezultat toga, dobivamo obitelj ovisnosti | ga|(Ua1) na U0 kao parametar.
Budući da su strujno-naponske karakteristike tunelskih dioda izrađenih od istog materijala identične i razlikuju se samo u vrijednosti vršne struje 1 "pyak", tada u izračunima možete koristiti neku prosječnu karakteristiku normaliziranu na ja vrha, koji vrijedi za određeni poluvodički materijal (slika 6).
Kao što su proračuni opisanom metodom pokazali i eksperimenti potvrdili, optimalni način rada se dobiva sa sljedećim parametrima autooscilatora: U0= 0,37 V; | ga|/ javrh=1,2 V-1. U ovom slučaju amplituda oscilacija Ua1 = 0,33 V, a način pobude pri U0= const ispada kruto.
3.3 Proračun strujnog kruga
Strujni krug diode obavlja sljedeće glavne funkcije: 1) opskrbljuje diodu energijom potrebnom za generiranje elektromagnetskih oscilacija; 2) osigurava optimalni pomak radne točke na statičkoj strujno-naponskoj karakteristici.
Za postizanje optimalnog načina rada diode s mekom pobudom oscilacija, preporučljivo je, kao u slučaju tranzistorskih oscilatora, koristiti automatsku pristranost. Nastaje kada iz diode teče istosmjerna struja ja0 preko paralelno spojenih otpornika R1 I R2 . Možete odabrati ovakav otpor R1 I R2 da će u trenutku pobude oscilacija konstantni napon na diodi odgovarati mekoj pobudi, au stacionarnom načinu - optimalnoj vrijednosti U0= 0,37 V. Mogućnost takvog izbora objašnjava se činjenicom da uz meku pobudu oscilacija istosmjerna struja ja0(0)( nešto je manji javrh) ispada da je veća od struje ja0 u stacionarnom načinu rada. Ako postoje fluktuacije, struja ja0 više nije određena statičkom strujno-naponskom karakteristikom diode, već odgovara nekoj krivulji ovisno o opterećenju GH(osjenčano područje na slici 6, a). To se objašnjava činjenicom da vremenska ovisnost tj(t) neharmonijski.
U stacionarnom načinu titranja konstantni napon Uo bit će jednak optimalnoj vrijednosti od 0,37 V u slučaju kada je promjena napona na otporu Rist kada se istosmjerna struja I0 smanji na I0 jednaka razlici konstantnih napona na dioda u optimalnom modu i u trenutku pobude. Odavde dobivamo (slika 6, a):
Rist?(U0-upk)/(ipeak-I0) (1)
U načinu maksimalne učinkovitosti:
Sa slike 6 jasno je da je u optimalnom načinu rada 0,3, dakle Rist 0,4 V/ipeak; Zatim: elektromagnetski tunelski diodni generator
0,37 V + 0,27 A *0,4 Ohm = 0,47 V (3)
= (0,4 Ohma * 1,5 V) / 0,47 V = 1,27 Ohma (4)
) = 0,4 Ohma * 1,5 V / (1,5 V - 0,47 V) = 0,58 Ohma (5)
3.4 Proračun rezonatora
Odabir induktiviteta kruga L= 5 µH s faktorom kvalitete QL= 110. Smatramo th
O Q0 QL.
Izračunajmo parametre elemenata rezonatora:
S = schRL = 2 pfpL= 2 * 3,14 * 0,5 Hz * 106 * 5 * 10-6 H = 15,7 Ohma (6)
SU= = ? 2072 pF (7)
Rp = SQ0 = 15,7 Ohm * 110 1,72 kOhm (8)
C"1= C?/s = 2072 pF/15,7 Ohm = 132 pF (9)
C2? C"1 ? 132 pF (10)
3.5 Proračun kapaciteta Csv i C1
Hoćemo li prihvatiti Rn? 300 Ohma, zatim:
Ssv == 60 pF (11)
60 pF (12)
132 - 60 = 72 pF (13)
Otpor ulaznog kruga trebao bi biti puno veći od otpora rezonatorskog kruga (). Uzmimo n=10, tada:
Lbl=10L = 10 * 5 * 10-6 = 50 μH (14)
Cbl=Cbl/10 = 60 * 10-12 / 10 = 5 pF (15)
Zaključak
Tijekom kolegija dat je opis rada autooscilatora baziranog na tunelskoj diodi, izrađena je shema strujnog kruga i proračunati elementi uključeni u shemu strujnog kruga.
Popis korištenih izvora
1. Petrov B. E., Romanyuk V. A., Radio odašiljači
uređaji na poluvodičkim elementima: Proc. priručnik za radiotehniku. specijalista. poziv/ M.: Viš. škola, 1989. - 232 str.
2. Priručnik električnih kondenzatora / M. N. Dyakonov, V. I. Karabanov, V. I. Prisnyakov i dr.; Pod općim izd. I. I. Četvertkova i V. F. Smirnova. - M .: Radio i komunikacije, 1983 - 576 str.
3. Otpornici: Imenik / V. V. Dubrovsky, D. M. Ivanov, N. Ya Pratusevich i drugi; ur. I. I. Chetvertkova i V. M. Terekhova. - 2. izd., - M.: Radio i komunikacije, 1991. - 528 str.
Objavljeno na Allbest.ru
Slični dokumenti
Značajke metode rješavanja Poissonove jednadžbe, koja opisuje procese koji se odvijaju u diodi, koristeći metodu propagacije vektora pogreške. Primjer rješavanja diferencijske jednadžbe. Program za izračunavanje potencijala u određenom čvoru mreže uzimajući u obzir rubne uvjete.
diplomski rad, dodan 29.11.2011
Schottky dioda je poluvodička dioda čija se ispravljačka svojstva temelje na upotrebi ispravljačkog električnog spoja između metala i poluvodiča. Struktura ovog uređaja, područja i značajke njegove praktične primjene.
sažetak, dodan 29.04.2011
Mehanizam djelovanja poluvodičke diode je nelinearni elektronički uređaj s dva terminala. Rad zener diode je poluvodička dioda, čija strujno-naponska karakteristika ima područje u kojem struja ovisi o naponu u svom obrnutom dijelu.
prezentacija, dodano 13.12.2011
Princip rada trofaznog asinkronog motora s kaveznim rotorom. Projektiranje asinkronog motora s namotanim rotorom. Smanjena struja praznog hoda. Magnetska jezgra i namoti. Smjer elektromagnetskih sila. Način rada generatora.
prezentacija, dodano 09.11.2013
Jedinstveni pristup proučavanju oscilacija različite fizikalne prirode. Karakteristike harmonijskih vibracija. Koncept perioda oscilacije tijekom kojeg se faza oscilacije povećava. Mehaničke harmonijske vibracije. Fizikalna i matematička njihala.
prezentacija, dodano 28.06.2013
Značajke vibracija koje imaju fizičku prirodu. Karakteristike kruga opružnog njihala. Proučavanje oscilacija fizičkih njihala. Valna fronta je geometrijsko mjesto točaka do kojih oscilacije dosežu u promatranom trenutku.
kolegij, dodan 01.11.2013
Struktura, električna svojstva poluvodiča i njihove razlike od metala. Vlastita i nečistoća vodljivost. Poluvodički elementi: dioda, fotodioda, tranzistor, termistor. Koeficijent toplinske sprege. Statičke strujno-naponske karakteristike.
kolegij, dodan 15.02.2014
Općenito o mjernim izvorima optičkog zračenja, proučavanje njihovog prigušenja. Osnovni zahtjevi za tehničke karakteristike optičkih mjerača snage. Princip rada i dizajn laserskih dioda, njihova usporedna analiza.
diplomski rad, dodan 01.09.2014
Pojam dioda kao elektrovakuumskih (poluvodičkih) elemenata. Dizajn diode, njena glavna svojstva. Kriteriji klasifikacije dioda i njihove karakteristike. Održavajte točan polaritet pri spajanju diode na električni krug. Označavanje dioda.
prezentacija, dodano 05.10.2015
Napon i otpor diode. Proučavanje strujno-naponske karakteristike poluvodičke diode. Analiza otpora dioda. Izmjerite napon i izračunajte struju kroz diodu. Karakteristike opterećenja parametarskog stabilizatora.
Tunelska dioda je posebna dioda čije se karakteristike razlikuju od bilo koje obične diode ili zener diode.
I obična dioda i zener dioda su vrlo dobri vodiči kada su prednapredna, ali nijedna ne provodi dobro kada je obrnuto (s iznimkom područja kvara). Ali materijal tunelske diode sadrži aditive u mnogo većem volumenu nego u konvencionalnoj diodi, a njen P-N spoj je vrlo uzak. Tunelska dioda, zbog velikog broja aditiva i vrlo uskog P-N spoja, izuzetno dobro provodi struju u oba smjera.
Princip rada tunelske diode
Potencijal koji je potreban da izazove vodljivost tunelske diode, bilo da je u prednaponskom ili obrnutom načinu rada, vrlo je malen, obično u milivoltnom rasponu. Zbog toga su tunelske diode poznate kao uređaji niskog otpora. Oni se vrlo slabo suprotstavljaju kretanju struje u krugu.
Najjedinstvenija značajka tunelskih dioda je njihov omjer napona i struje kada su usmjerene prema naprijed. Kada je tunelska dioda usmjerena prema naprijed (od točke A do točke B na grafikonu) dok se napon povećava, struja također raste do određenog iznosa. Nakon što se dosegne ova vrijednost, daljnje povećanje prednapona uzrokuje smanjenje struje na minimalnu vrijednost (od točke B do točke C). U području između maksimalne i minimalne struje koja teče na grafu, tunelska dioda ima negativan otpor. U ovom području negativnog otpora, struja koja teče kroz tunelsku diodu zapravo opada kako napon raste. Događa se upravo suprotan odnos napona i struje od uobičajenog. Međutim, kada napon iza točke C poraste, ovaj uređaj pokazuje uobičajeni odnos napona i struje.
U normalnim uvjetima, tunelske diode rade u području svog negativnog otpora. U ovom području blagi pad napona uključuje uređaj, a blagi porast ga isključuje. Kao takav jedinstveni prekidač, tunelska dioda može se koristiti ili kao generator ili kao brzi prekidač: specifična značajka uređaja, mali otpor, omogućuje promjenu unutarnjeg otpora gotovo trenutno. Tunelske diode također se mogu koristiti kao pojačala, gdje uzlazne promjene primijenjenog napona uzrokuju razmjerno veće promjene struje u krugu.
Princip rada lokalnog oscilatora (slika 2) isti je kao kod prethodnog odašiljača. Njegova posebnost je nepotpuno uključivanje kruga. To se radi kako bi se poboljšao oblik i stabilnost generiranih vibracija. Može se dobiti "idealna" sinusoida, ali u praksi su mala nelinearna izobličenja neizbježna. Prikazano na sl. 3 zvučni generator zvučne vilice može se koristiti kao standard za ugađanje glazbenih instrumenata ili telegrafskog zujača. Generator također može raditi na diodama s manjim maksimalnim strujama. U tom slučaju potrebno je povećati broj zavoja u zavojnicama, a dinamički zvučnik spojiti preko pojačala. Za normalan rad generatora, ukupni omski otpor (r + r zavojnice) mora biti manji od ¦ - Rg ¦, a položaj nogu vilice za ugađanje u odnosu na magnetsku jezgru mora biti pažljivo podešen. Da bi radna točka diode pala na područje s negativnim diferencijalnim otporom, potreban je izvor napona s vrlo malim unutarnjim otporom. Vrijednost ovog otpora u većini slučajeva kreće se od nekoliko desetaka ohma do nekoliko ohma. Ako je otpor spojen u seriju s tunelskom diodom veći od 2,5Rd, tada se radna točka ne može stabilno nalaziti u području s negativnim otporom. Za napajanje uređaja koji koriste tunelske diode koristi se krug prikazan na sl. 4. Vrijednost otpora shunta Rsh odabire se iz uvjeta Rsh = (0,2-0,3) Rd Otpor R2 štiti diodu i shunt Rsh od oštećenja kada se otpor R1 potpuno ukloni. Izvor energije mogu biti punjive baterije ili baterije visokog kapaciteta. U tom će slučaju odabrana radna točka biti stabilnija tijekom vremena.
Riža. 1. Najjednostavniji odašiljač koji koristi tunelsku diodu.
Zavojnica L sadrži 10 zavoja žice PEL 0,2. 
Riža. 2. Lokalni oscilator na tunelskoj diodi L=200 μH.
Riža. 3. Generator audio frekvencije na bazi tunelske diode
1 — vilica za ugađanje na frekvenciji od 440 Hz, 2 — magnetska jezgra;
TD - tunelska dioda od galijevog arsenida sa strujom Imax = 70 mA; r = 9 ohma;
L1=L2=196 μH—induktivitet zavojnice bez jezgre;
K—ključ; Gr—zvučnik.
Riža. 4 DC prednaponski krug tunelske diode.
Povijesno gledano, tunelske diode pojavile su se mnogo kasnije od tranzistora i svjetiljki. Male dimenzije i težina, visoka pouzdanost i ekonomičnost doveli su do brzog širenja područja njihove primjene. Strujno-naponska karakteristika tunelske diode - tip N(slika 7). Stoga je oscilatorski krug jednostavan: na diodu je spojen paralelni izmjenični krug (sl. 8.44 b), a istosmjerni način rada odabran je tako da se radna točka O nalazi u padajućem dijelu karakteristike (sl. 7).
sl.7. Strujno-naponska karakteristika i generatorski sklop na bazi tunelske diode
Mora se osigurati istosmjerni način rada uzimajući u obzir unutarnji otpor izvora R ja. Za to je potrebno riješiti sustav dviju jednadžbi:
Grafičko rješenje sustava prikazano je na slici 8.44 a.
Razmotrimo dva slučaja.
U prvom slučaju, sa strmim nagibom karakteristike | S(U 0)| > 1/R ja, postoje tri moguća stanja koja zadovoljavaju jednadžbe sustava - točke A, O, B. Analiza, uzimajući u obzir kapacitet same diode, pokazuje da samo točke A i B, koje se nalaze na rastućim dionicama karakteristike, su stabilni. Ako se točka mirovanja (točka O) nalazi u karakterističnom odsječku s negativnim nagibom, tada će stanje kruga biti nestabilno i radna točka će se spontano pomaknuti u jedan od krajnjih položaja (u točku A ili točku B).
U drugom slučaju, sa strmim nagibom karakteristike | S(U 0)| < 1/R ja, postoji samo jedno stanje koje zadovoljava jednadžbe - točka O. Ispada da je stabilno i stoga se radna točka može postaviti na bilo koji dio strujno-naponske karakteristike s negativnim nagibom, dakle, fazni uvjet samo- uzbuđenje je zadovoljeno. Uvjet amplitude za samopobudu bit će zadovoljen ako | S(U 0)| > G Uh, gdje G E je vodljivost kruga na mjestima spajanja diode.
Frekvencija osciliranja je
i može se mijenjati pomoću S K. Amplituda titraja mijenja se promjenom točke u kojoj je dioda spojena na titrajni krug. Ako zavojnice L 1 i L 2 nisu povezani jednim magnetskim poljem, tada je koeficijent sklopke kruga jednak
Ako zavojnice L 1 i L 2 čine jednu zavojnicu sa zajedničkim magnetskim poljem, tada je dioda spojena na induktivnu granu s koeficijentom prebacivanja jednakim
Gdje n 1 i n 2 - broj zavoja u dijelovima zavojnice prikazanim na dijagramu L 1 i L 2 .
Kapacitet blokiranja S B je odabran iz uvjeta
Prednosti sheme:
sposobnost rada u vrlo širokom frekvencijskom rasponu (od nekoliko kiloherca do desetaka gigaherca);
visoka stabilnost parametara kada se temperatura mijenja u širokom rasponu;
niska razina vlastite buke;
niska potrošnja energije iz izvora energije;
dug radni vijek;
niska osjetljivost na zračenje.
Nedostatak sklopa je mala izlazna snaga, što je posljedica malih intervala struja i napona unutar padajućeg dijela karakteristike (s negativnim nagibom). Na primjer, generator koji se temelji na jednoj tunelskoj diodi s vršnom strujom do 10 mA daje snagu koja ne prelazi nekoliko milivata. Da bi se dobila veća snaga, potrebno je koristiti diode s visokim vršnim strujama.
