מהי דיודת מנהרה, כיצד היא מסודרת ואיפה משתמשים בה?

בתהליך בניית מעגלים אלקטרוניים שונים, לעתים קרובות יש צורך בתנודות בצורות שונות. ניתן לפתור משימה זו בדרכים שונות. לרוב משתמשים בגנרטורים שונים לכך, שהוא מגבר משוב חיובי. אתה יכול גם להשתמש באלמנט עם התנגדות שלילית.

אחד האלמנטים הללו הוא דיודת מנהרה, שמאפיין המתח הנוכחי (VAC) מוצג באופן סכמטי באיור 1. באותו מקום, קווים מנוקדים מסמנים את האזור עם התנגדות AC שלילית, כלומר. החלק הנופל של מאפיין ה- I - V עבורו dI / dU <0.

מאפיינים בסיסיים של דיודת מנהרה

דיודת המנהרה, שסכמתה שלה מוצגת באיור 2, פותחה בשנת 1957 על ידי הפיזיקאי היפני ליאו עסקי, שהפך לחתן פרס נובל 15 שנה לאחר מכן.

זה שונה ממכשירים אלקטרוניים אחרים במצב מוצק בריכוז גבוה מאוד של חומרים מסוממים, וכתוצאה מכך הם מתחילים להשפיע באופן מכריע על הפרמטרים שלה מבחינת מוליכות, כלומר המוליך למחצה המקורי (לרוב Ge או GsAs) הופך להיות דֵגֵנֵרָט. מסיבה זו, ישנם חוקרים שאפילו מפרידים חומרים כאלה בקבוצה מיוחדת של חצי מידות.

בנוסף, בהשוואה לדיודות מוליכות למחצה קלאסיות, עוביו קטן פי כמה מאזור צומת ה- pn. והגדילה בערך פי שניים מה שנקרא. מחסום פוטנציאלי, המאפשר מנהור מכני קוונטי השפעה.

חוזקות הרכיב נקבעים בעיקר על ידי מבנה פשוט ביותר ורוחב קטן אזור העבודה שלה, המאפשר להפחית את פוטנציאל פעולת הבקרה לכמה מיליוולט. תכונות אלה מספקות פחות אינרציה באופן משמעותי בהשוואה לטרנזיסטורים ויכולת לתפקד כרגיל בתדרים של עשרות GHz.

יחד עם זאת, האלמנט מאופיין בצריכת חשמל נמוכה ומסוגל לתפקד באופן מלא במתח המינימלי של ספק הכוח.

דיודת המנהרה עמידה מאוד בפני קרינה מייננת.

החסרונות העיקריים נחשבים להתדרדרות מהירה של פרמטרים במהלך הפעולה ועמידות נמוכה להתחממות יתר. בנוסף, הדיודה דורשת טיפול זהיר מאוד במהלך הגדרת המעגל ופתרון בעיות. עלול להיכשל אפילו ברציפות רגילה עם מולטימטר.

פרמטרים ושדות יישום עיקריים

רשימת מאפייני הדרכון של אלמנט כוללת בדרך כלל:

• זרם מקסימלי מותר, זרם שיא וזרם שוקת המאפיין I - V;
• מתח הטיה;
• יכולת משלו;
• התנגדות פעילה ישירה.

במעגלי מיקרוגל של מוליכים למחצה, דיודת מנהרה משמשת ב:

• מתגים במהירות גבוהה;
• מעגלים ליצירת והגברה של תנודות בטווח אורך הגל של המילימטר.

כדוגמה, איור 3 מציג תרשים של הגנרטור הפשוט ביותר המבוסס על אלמנט זה.

תדר ההפעלה של המעגל נקבע על ידי מעגל LC, ודיודת המנהרה VD משמשת כאלמנט מרכזי המפצה על הפסדי אנרגיה במעגל במהלך תהליך הייצור. אות הפלט נלקח מהנגד Rн.