Oscilador de diodo de túnel

O circuito do oscilador que é construído usando um diodo de túnel é chamado de oscilador de diodo de túnel. Se a concentração de impurezas de uma junção PN normal for muito aumentada, issoTunnel diodeé formado. Também é conhecido comoEsaki diode, após seu inventor.

Diodo Túnel

Quando a concentração de impurezas em um diodo aumenta, a largura da região de depleção diminui, estendendo alguma força extra para os portadores de carga para cruzar a junção. Quando essa concentração é ainda mais aumentada, devido à menor largura da região de depleção e ao aumento da energia dos portadores de carga, eles penetram através da barreira de potencial, em vez de escalá-la. Esta penetração pode ser entendida comoTunneling e daí o nome, Tunnel diode.

A imagem a seguir mostra a aparência de um diodo de túnel prático.

Os símbolos do diodo túnel são mostrados abaixo.

Para obter mais detalhes sobre diodos de túnel, consulte nosso tutorial de Eletrônica Básica .

Oscilador de diodo de túnel

O diodo túnel ajuda a gerar um sinal de frequência muito alta de quase 10GHz. Um circuito de diodo de túnel prático pode consistir em uma chave S, um resistor R e uma fonte de alimentação V, conectada a um circuito tanque através de um diodo de túnel D.

Trabalhando

O valor do resistor selecionado deve ser de tal forma que polarize o diodo do túnel no meio da região de resistência negativa. A figura abaixo mostra o prático circuito oscilador de diodo em túnel.

Neste circuito, o resistor R ₁ define a polarização adequada para o diodo e o resistor R ₂ define o nível de corrente adequado para o circuito tanque. A combinação paralela do resistor R _p indutor L e capacitor C forma um circuito tanque, que ressoa na frequência selecionada.

Quando a chave S é fechada, a corrente do circuito sobe imediatamente para o valor constante, cujo valor é determinado pelo valor do resistor R e da resistência do diodo. No entanto, como a queda de tensão através do diodo túnel V _D excede a tensão do ponto de pico V _p , o diodo túnel é conduzido para a região de resistência negativa.

Nessa região, a corrente começa a diminuir, até que a tensão V _D se iguale à tensão do ponto de vale V _v . Neste ponto, um aumento adicional na tensão V _D conduz o diodo para a região de resistência positiva. Como resultado disso, a corrente do circuito tende a aumentar. Este aumento no circuito irá aumentar a queda de tensão através da resistência R, que irá reduzir a tensão V _D .

Curva característica VI

O gráfico a seguir mostra as características VI de um diodo túnel -

A curva AB indica a região de resistência negativa conforme a resistência diminui enquanto a tensão aumenta. É claro que o ponto Q é definido no meio da curva AB. O ponto Q pode se mover entre os pontos A e B durante a operação do circuito. O ponto A é chamadopeak point e o ponto B é chamado valley point.

Durante a operação, depois de atingir o ponto B, o aumento da corrente do circuito irá aumentar a queda de tensão através da resistência R, que irá reduzir a tensão V _D . Isso traz o diodo de volta para a região de resistência negativa.

A diminuição da tensão V _D é igual à tensão V _P e isso completa um ciclo de operação. A continuação desses ciclos produz oscilações contínuas que dão uma saída sinusoidal.

Vantagens

As vantagens de um oscilador de diodo de túnel são as seguintes -

• Possui altas velocidades de comutação.
• Ele pode lidar com altas frequências.

Desvantagens

As desvantagens de um oscilador de diodo de túnel são as seguintes -

• Eles são dispositivos de baixa potência.
• Os diodos de túnel são um pouco caros.

Formulários

As aplicações de um oscilador de diodo de túnel são as seguintes -

• É usado em osciladores de relaxamento.
• É usado em osciladores de microondas.
• Ele também é usado como dispositivo de comutação de ultra alta velocidade.
• É usado como dispositivo de armazenamento de memória lógica.

Depois de cobrir todos os principais circuitos dos osciladores senoidais, deve-se notar que existem muitos osciladores como os mencionados até agora. Os osciladores que produzem formas de onda senoidais são osciladores sinusoidais, conforme discutido.

Os osciladores que produzem formas de onda não senoidais (retangulares, de varredura, triangulares etc.) são osciladores não senoidais que discutimos em detalhes em nosso tutorial de Circuitos de Pulso .