A különféle elektronikus áramkörök felépítésének során gyakran szükség van különféle alakú rezgések generálására. Ezt a feladatot többféleképpen lehet megoldani. Leggyakrabban különféle generátorokat használnak erre, ami pozitív visszacsatoló erősítő. Használhat negatív ellenállású elemet is.
Ezen elemek egyike egy alagútdióda, amelynek áramerősség-feszültségjellemzőjét (VAC) sematikusan az 1. ábra mutatja. Ugyanitt a szaggatott vonalak negatív AC ellenállással jelzik a területet, azaz az I - V jellemző csökkenő része, amelyre dI / dU <0.
Az alagútdióda alapvető tulajdonságai
Az alagútdiódát, amelynek vázlatát a 2. ábra mutatja, 1957-ben fejlesztette ki Leo Esaki japán fizikus, aki 15 évvel később Nobel-díjas lett.
Különbözik a többi szilárdtest elektronikai eszköztől az adalékanyagok nagyon magas koncentrációjában, aminek következtében elindulnak hogy a vezetőképesség szempontjából döntően befolyásolja paramétereit, azaz az eredeti félvezető (leggyakrabban Ge vagy GsAs) válik elfajzott. Emiatt egyes kutatók még külön anyagokat is kiemelnek egy speciális szemimétercsoportban.
Ezenkívül a klasszikus félvezető diódákkal összehasonlítva a pn-csatlakozási régió vastagsága többször kisebb és mintegy kétszeresére nőtt az ún. potenciális gát, amely lehetővé teszi a kvantummechanikai alagút megnyilvánulását hatás.
Az alkatrész szilárdságait főleg a rendkívül egyszerű szerkezet és a kis szélesség határozza meg munkaterülete, amely lehetővé teszi az ellenőrzési tevékenység potenciáljának néhány millivoltra történő csökkentését. Ezek a tulajdonságok érezhetően kevesebb tehetetlenséget biztosítanak a tranzisztorokhoz képest, és képesek normálisan működni tíz GHz frekvencián.
Ezzel együtt az elemet alacsony energiafogyasztás jellemzi, és képes teljes mértékben működni a tápegység minimális feszültségén.
Az alagútdióda rendkívül ellenálló az ionizáló sugárzással szemben.
A fő hátránynak a paraméterek gyors működésbeli romlását és a túlmelegedéssel szembeni alacsony ellenállást tekintik. Ezenkívül a dióda nagyon körültekintő kezelést igényel az áramkör beállítása és a hibaelhárítás során. multiméteres rendszeres tárcsázás esetén is meghiúsulhat.
Főbb paraméterek és alkalmazási területek
Egy elem útlevéljellemzőinek listája általában a következőket tartalmazza:
- az I - V karakterisztika legnagyobb megengedett árama, csúcsárama és mélyárama;
- torzító feszültség;
- saját kapacitás;
- közvetlen aktív ellenállás.
A félvezető mikrohullámú áramkörökben egy alagútdiódát használnak:
- nagy sebességű kapcsolók;
- áramkörök a milliméteres hullámhossz-tartományú oszcillációk előállítására és erősítésére.
Példaként a 3. ábra bemutatja az ezen elemen alapuló legegyszerűbb generátor diagramját.
Az áramkör üzemi frekvenciáját az LC áramkör állítja be, és a VD alagútdióda kulcselemként működik, amely kompenzálja az áramkörben a generációs folyamat során bekövetkező energiaveszteségeket. A kimeneti jel az Rn ellenállástól származik.