トンネルダイオード発振器

トンネルダイオードを使用して構築された発振回路は、トンネルダイオード発振器と呼ばれます。通常のPN接合の不純物濃度が大幅に増加すると、これはTunnel diode形成されます。としても知られていますEsaki diode、その発明者の後。

トンネルダイオード

ダイオード内の不純物濃度が増加すると、空乏領域の幅が減少し、接合を横切るために電荷キャリアに余分な力が加わります。この濃度がさらに増加すると、空乏領域の幅が狭くなり、電荷キャリアのエネルギーが増加するため、ポテンシャル障壁を乗り越えるのではなく、ポテンシャル障壁を通過します。この浸透は次のように理解できますTunneling したがって、名前は、 Tunnel diode

次の画像は、実際のトンネルダイオードがどのように見えるかを示しています。

トンネルダイオードの記号は以下のとおりです。

トンネルダイオードの詳細については、基本的な電子機器のチュートリアルを参照してください。

トンネルダイオード発振器

トンネルダイオードは、ほぼ10GHzの非常に高い周波数の信号を生成するのに役立ちます。実用的なトンネルダイオード回路は、トンネルダイオードDを介してタンク回路に接続されたスイッチS、抵抗器R、および供給源Vから構成され得る。

ワーキング

選択する抵抗の値は、負性抵抗領域の中間でトンネルダイオードにバイアスをかけるような方法である必要があります。下の図は、実際のトンネルダイオード発振回路を示しています。

この回路において、抵抗R 1つのダイオードと抵抗Rのためのセット適切なバイアス2つのタンク回路のセット適切な電流レベル。抵抗Rの並列の組み合わせPインダクタLとコンデンサは、選択された周波数で共振タンク回路を形成し、C。

スイッチSを閉じると、回路電流はすぐに一定値に向かって上昇します。この値は、抵抗Rの値とダイオード抵抗によって決まります。トンネルダイオードVの両端の電圧降下ただし、Dはピーク点電圧V超えるPを、トンネルダイオードは、負性抵抗領域に駆動されます。

この領域では、電圧Vまで減少する電流が開始されると、Dはvalleypoint電圧Vと等しくなるV。この時点で、電圧V Dがさらに増加すると、ダイオードが正の抵抗領域に駆動されます。その結果、回路電流が増加する傾向があります。回路のこの増加は、電圧Vを低減する抵抗Rの両端の電圧降下が大きくなりDを

VI特性曲線

次のグラフは、トンネルダイオードのVI特性を示しています。

曲線ABは、電圧が増加する一方で抵抗が減少するときの負性抵抗領域を示しています。Qポイントが曲線ABの中央に設定されていることは明らかです。Qポイントは、回路動作中にポイントAとポイントBの間を移動できます。点Aは呼ばれますpeak point そして点Bは呼ばれます valley point

動作中に、点Bに到達した後、回路電流の増加は、電圧Vを低減する抵抗Rの両端の電圧降下が大きくなりDを。これにより、ダイオードが負性抵抗領域に戻ります。

電圧Vの低下Dは電圧Vに等しく、P、これは動作の1サイクルを完了する。これらのサイクルが続くと、正弦波出力を与える連続振動が発生します。

利点

トンネルダイオード発振器の利点は次のとおりです。

  • スイッチング速度が速い。
  • 高周波にも対応できます。

短所

トンネルダイオード発振器の欠点は次のとおりです。

  • それらは低電力デバイスです。
  • トンネルダイオードは少し高価です。

アプリケーション

トンネルダイオード発振器の用途は次のとおりです。

  • 弛張発振器で使用されます。
  • マイクロ波発振器で使用されます。
  • 超高速スイッチングデバイスとしても使用されます。
  • ロジックメモリストレージデバイスとして使用されます。

すべての主要な正弦波発振器回路をカバーした後、これまでに述べたような多くの発振器があることに注意してください。正弦波形を生成する発振器は、説明したように正弦波発振器です。

非正弦波形(長方形、スイープ、三角形など)を生成するオシレーターは、パルス回路のチュートリアルで詳細に説明した非正弦オシレーターです。