Oscilador de diodo de túnel
El circuito del oscilador que se construye usando un diodo de túnel se denomina oscilador de diodo de túnel. Si la concentración de impurezas de una unión PN normal aumenta mucho, estoTunnel diodese forma. También se conoce comoEsaki diode, después de su inventor.
Diodo de túnel
Cuando aumenta la concentración de impurezas en un diodo, el ancho de la región de agotamiento disminuye, extendiendo algo de fuerza adicional a los portadores de carga para cruzar la unión. Cuando esta concentración aumenta aún más, debido a la menor anchura de la región de agotamiento y al aumento de energía de los portadores de carga, penetran a través de la barrera de potencial, en lugar de trepar por ella. Esta penetración puede entenderse comoTunneling y de ahí el nombre, Tunnel diode.
La siguiente imagen muestra cómo se ve un práctico diodo de túnel.
Los símbolos del diodo túnel se muestran a continuación.
Para obtener más detalles sobre los diodos de túnel, consulte nuestro tutorial de Electrónica básica .
Oscilador de diodo de túnel
El diodo de túnel ayuda a generar una señal de muy alta frecuencia de casi 10 GHz. Un circuito de diodo de túnel práctico puede consistir en un interruptor S, una resistencia R y una fuente de alimentación V, conectados a un circuito de tanque a través de un diodo de túnel D.
Trabajando
El valor de la resistencia seleccionada debe ser de tal manera que polarice el diodo túnel en el medio de la región de resistencia negativa. La siguiente figura muestra el práctico circuito oscilador de diodos de túnel.
En este circuito, la resistencia R 1 establece la polarización adecuada para el diodo y la resistencia R 2 establece el nivel de corriente adecuado para el circuito del tanque. La combinación en paralelo de la resistencia R p inductor L y el condensador C forman un circuito de tanque, que resuena a la frecuencia seleccionada.
Cuando el interruptor S está cerrado, la corriente del circuito aumenta inmediatamente hacia el valor constante, cuyo valor está determinado por el valor de la resistencia R y la resistencia del diodo. Sin embargo, cuando la caída de voltaje a través del diodo de túnel V D excede el voltaje de punto pico V p , el diodo de túnel se conduce a la región de resistencia negativa.
En esta región, la corriente comienza a disminuir, hasta que el voltaje V D se vuelve igual al voltaje del punto de valle V v . En este punto, un aumento adicional en el voltaje V D lleva al diodo a la región de resistencia positiva. Como resultado de esto, la corriente del circuito tiende a aumentar. Este aumento en el circuito aumentará la caída de tensión a través del resistor R que reducirá la tensión V D .
VI curva característica
El siguiente gráfico muestra las características VI de un diodo túnel:
La curva AB indica la región de resistencia negativa a medida que la resistencia disminuye mientras aumenta el voltaje. Está claro que el punto Q se establece en el medio de la curva AB. El punto Q puede moverse entre los puntos A y B durante la operación del circuito. El punto A se llamapeak point y el punto B se llama valley point.
Durante la operación, después de alcanzar el punto B, el aumento de la corriente del circuito aumentará la caída de tensión a través del resistor R que reducirá la tensión V D . Esto devuelve el diodo a la región de resistencia negativa.
La disminución en el voltaje V D es igual al voltaje V P y esto completa un ciclo de operación. La continuación de estos ciclos produce oscilaciones continuas que dan una salida sinusoidal.
Ventajas
Las ventajas de un oscilador de diodo de túnel son las siguientes:
- Tiene altas velocidades de conmutación.
- Puede manejar altas frecuencias.
Desventajas
Las desventajas de un oscilador de diodo de túnel son las siguientes:
- Son dispositivos de baja potencia.
- Los diodos de túnel son un poco costosos.
Aplicaciones
Las aplicaciones de un oscilador de diodo de túnel son las siguientes:
- Se utiliza en osciladores de relajación.
- Se utiliza en osciladores de microondas.
- También se utiliza como dispositivo de conmutación de ultra alta velocidad.
- Se utiliza como dispositivo de almacenamiento de memoria lógica.
Después de haber cubierto todos los principales circuitos de osciladores sinusoidales, cabe señalar que existen muchos osciladores como los mencionados hasta ahora. Los osciladores que producen formas de onda sinusoidal son osciladores sinusoidales como se discutió.
Los osciladores que producen formas de onda no sinusoidales (rectangulares, de barrido, triangulares, etc.) son osciladores no sinusoidales que hemos discutido en detalle en nuestro tutorial Circuitos de pulsos .