Dans le processus de construction de divers circuits électroniques, il est souvent nécessaire de générer des oscillations de différentes formes. Cette tâche peut être résolue de différentes manières. Le plus souvent, divers générateurs sont utilisés pour cela, qui est un amplificateur à rétroaction positive. Vous pouvez également utiliser un élément avec une résistance négative.
L'un de ces éléments est une diode tunnel, dont la caractéristique courant-tension (VAC) est schématisée sur la figure 1. Au même endroit, des lignes pointillées marquent la zone avec une résistance alternative négative, c.-à-d. la partie décroissante de la caractéristique I - V pour laquelle dI / dU <0.
Propriétés de base d'une diode tunnel
La diode tunnel, dont le schéma est illustré à la figure 2, a été développée en 1957 par le physicien japonais Leo Esaki, qui est devenu lauréat du prix Nobel 15 ans plus tard.
Il diffère des autres appareils électroniques à semi-conducteurs par une concentration très élevée de dopants, à la suite de laquelle ils commencent d'avoir une influence décisive sur ses paramètres en termes de conductivité, c'est-à-dire le semi-conducteur d'origine (le plus souvent Ge ou GsAs) devient dégénérer. Pour cette raison, certains chercheurs distinguent même ces matériaux dans un groupe spécial de demi-métaux.
De plus, en comparaison avec les diodes semi-conductrices classiques, il a une épaisseur plusieurs fois plus petite de la région de jonction pn et augmenté d'environ deux fois le soi-disant. barrière de potentiel, qui permet un tunnel mécanique quantique effet.
Les forces du composant sont principalement déterminées par la structure extrêmement simple et la faible largeur sa zone de travail, qui permet de réduire le potentiel de l'action de contrôle à quelques millivolts. Ces caractéristiques offrent une inertie nettement inférieure par rapport aux transistors et la capacité de fonctionner normalement à des fréquences de plusieurs dizaines de GHz.
Parallèlement à cela, l'élément se caractérise par une faible consommation d'énergie et est capable de fonctionner pleinement à la tension minimale de l'alimentation.
La diode tunnel est très résistante aux rayonnements ionisants.
On considère que les principaux inconvénients sont la dégradation rapide des paramètres pendant le fonctionnement et la faible résistance à la surchauffe. De plus, la diode nécessite une manipulation très prudente lors de la configuration du circuit et du dépannage. peut échouer même avec une continuité normale avec un multimètre.
Principaux paramètres et domaines d'application
La liste des caractéristiques du passeport d'un élément comprend généralement:
- courant maximal admissible, courant de crête et courant de creux de la caractéristique I - V;
- tension de polarisation;
- propre capacité;
- résistance active directe.
Dans les circuits micro-ondes semi-conducteurs, une diode tunnel est utilisée dans:
- commutateurs à grande vitesse;
- circuits pour générer et amplifier des oscillations dans la gamme de longueurs d'onde millimétriques.
A titre d'exemple, la figure 3 montre un schéma du générateur le plus simple basé sur cet élément.
La fréquence de fonctionnement du circuit est définie par le circuit LC, et la diode tunnel VD agit comme un élément clé qui compense les pertes d'énergie dans le circuit pendant le processus de génération. Le signal de sortie provient de la résistance Rí.