Dalam proses membangun berbagai rangkaian elektronik, sering kali diperlukan osilasi dalam berbagai bentuk. Tugas ini dapat diselesaikan dengan berbagai cara. Paling sering, berbagai generator digunakan untuk ini, yang merupakan penguat umpan balik positif. Anda juga dapat menggunakan elemen dengan resistansi negatif.
Salah satu elemen ini adalah dioda terowongan, karakteristik tegangan arus (VAC) yang secara skematis ditunjukkan pada Gambar 1. Di tempat yang sama, garis putus-putus menandai area dengan hambatan AC negatif, yaitu. bagian jatuh dari karakteristik I - V yang dI / dU <0.
Properti dasar dioda terowongan
Dioda terowongan, skematiknya ditunjukkan pada Gambar 2, dikembangkan pada tahun 1957 oleh fisikawan Jepang Leo Esaki, yang menjadi pemenang Nobel 15 tahun kemudian.
Ini berbeda dari perangkat elektronik solid-state lainnya dalam konsentrasi dopan yang sangat tinggi, sebagai akibatnya mereka memulai memiliki pengaruh yang menentukan pada parameternya dalam hal konduktivitas, mis. semikonduktor asli (paling sering Ge atau GsAs) menjadi merosot. Untuk itulah, beberapa peneliti bahkan mengklasifikasikan materi semacam itu ke dalam kelompok khusus semimetal.
Selain itu, dibandingkan dengan dioda semikonduktor klasik, ketebalan daerah sambungan pn beberapa kali lebih kecil dan meningkat sekitar dua kali lipat yang disebut. penghalang potensial, yang memungkinkan perwujudan penerowongan mekanis kuantum efek.
Kekuatan komponen terutama ditentukan oleh struktur yang sangat sederhana dan lebar yang kecil wilayah kerjanya, yang memungkinkan untuk mengurangi potensi aksi kontrol menjadi beberapa milivolt. Fitur-fitur ini memberikan kelembaman yang lebih sedikit dibandingkan dengan transistor dan kemampuan untuk berfungsi secara normal pada frekuensi puluhan GHz.
Bersamaan dengan ini, elemen dicirikan oleh konsumsi daya yang rendah dan mampu berfungsi penuh pada tegangan minimum sumber daya.
Dioda terowongan sangat tahan terhadap radiasi pengion.
Kerugian utama dianggap degradasi parameter yang cepat selama operasi dan resistansi rendah terhadap panas berlebih. Selain itu, dioda membutuhkan penanganan yang sangat hati-hati selama pengaturan sirkuit dan pemecahan masalah, karena mungkin gagal bahkan dengan panggilan biasa dengan multimeter.
Parameter utama dan bidang aplikasi
Daftar karakteristik paspor suatu elemen biasanya mencakup:
- arus maksimum yang diijinkan, arus puncak dan arus palung dari karakteristik I - V;
- tegangan bias;
- kapasitas sendiri;
- resistensi aktif langsung.
Dalam sirkuit gelombang mikro semikonduktor, dioda terowongan digunakan dalam:
- sakelar berkecepatan tinggi;
- sirkuit untuk menghasilkan dan memperkuat osilasi dalam rentang panjang gelombang milimeter.
Sebagai contoh, Gambar 3 menunjukkan diagram generator paling sederhana berdasarkan elemen ini.
Frekuensi operasi rangkaian diatur oleh sirkuit LC, dan dioda terowongan VD bertindak sebagai elemen kunci yang mengkompensasi kehilangan energi di sirkuit selama proses pembangkitan. Sinyal keluaran diambil dari resistor Rн.