Tunnel Diode Oscillator
วงจรออสซิลเลเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยใช้ไดโอดอุโมงค์เรียกว่า Tunnel diode oscillator หากความเข้มข้นของสิ่งเจือปนของทางแยก PN ปกติเพิ่มขึ้นอย่างมากสิ่งนี้Tunnel diodeถูกสร้างขึ้น เป็นที่รู้จักกันในชื่อEsaki diodeหลังจากนักประดิษฐ์
ไดโอดอุโมงค์
เมื่อความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในไดโอดเพิ่มขึ้นความกว้างของพื้นที่พร่องจะลดลงทำให้แรงพิเศษบางส่วนไปยังตัวพาประจุเพื่อข้ามจุดเชื่อมต่อ เมื่อความเข้มข้นนี้เพิ่มขึ้นอีกเนื่องจากความกว้างของพื้นที่พร่องน้อยลงและพลังงานที่เพิ่มขึ้นของตัวพาประจุพวกมันจะทะลุผ่านอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นแทนที่จะปีนข้ามมัน การเจาะนี้สามารถเข้าใจได้ว่าTunneling และด้วยเหตุนี้ชื่อ Tunnel diode.
ภาพต่อไปนี้แสดงลักษณะของไดโอดอุโมงค์ที่ใช้งานได้จริง
สัญลักษณ์ของอุโมงค์ไดโอดมีดังที่แสดงด้านล่าง
สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับไดโอดอุโมงค์โปรดดูบทแนะนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานของเรา
Tunnel Diode Oscillator
ไดโอดอุโมงค์ช่วยในการสร้างสัญญาณความถี่สูงมากเกือบ 10GHz วงจรไดโอดอุโมงค์ที่ใช้งานได้จริงอาจประกอบด้วยสวิตช์ S ตัวต้านทาน R และแหล่งจ่าย V เชื่อมต่อกับวงจรถังผ่านไดโอดอุโมงค์ D
กำลังทำงาน
ค่าของตัวต้านทานที่เลือกควรอยู่ในลักษณะที่ไบโอไดโอดอุโมงค์อยู่กึ่งกลางของพื้นที่ต้านทานเชิงลบ รูปด้านล่างแสดงวงจรออสซิลเลเตอร์ไดโอดอุโมงค์ที่ใช้งานได้จริง
ในวงจรนี้ตัวต้านทาน R 1จะตั้งค่าการให้น้ำหนักที่เหมาะสมสำหรับไดโอดและตัวต้านทาน R 2จะกำหนดระดับกระแสที่เหมาะสมสำหรับวงจรถัง การรวมกันแบบขนานของตัวต้านทาน R pตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C จะสร้างวงจรถังซึ่งสะท้อนที่ความถี่ที่เลือก
เมื่อปิดสวิตช์ S กระแสของวงจรจะเพิ่มขึ้นทันทีไปยังค่าคงที่ซึ่งค่าจะถูกกำหนดโดยค่าของตัวต้านทาน R และความต้านทานของไดโอด อย่างไรก็ตามเมื่อแรงดันตกคร่อมไดโอดอุโมงค์ V Dเกินแรงดันไฟฟ้าจุดสูงสุด V pไดโอดอุโมงค์จะถูกขับเคลื่อนไปยังพื้นที่ต้านทานเชิงลบ
ในภูมิภาคนี้เริ่มต้นในปัจจุบันลดลงจนแรงดัน V Dจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้า valleypoint วีวี ณ จุดนี้แรงดันไฟฟ้า V D ที่เพิ่มขึ้นอีกจะผลักดันไดโอดไปสู่พื้นที่ต้านทานบวก ด้วยเหตุนี้กระแสของวงจรจึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้นในวงจรนี้จะเพิ่มแรงดันในตัวต้านทาน R ซึ่งจะช่วยลดแรงดัน V D
เส้นโค้งลักษณะ VI
กราฟต่อไปนี้แสดงลักษณะ VI ของไดโอดอุโมงค์ -
เส้นโค้ง AB แสดงถึงพื้นที่ความต้านทานเชิงลบเมื่อความต้านทานลดลงในขณะที่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าจุด Q ถูกกำหนดไว้ที่กึ่งกลางของเส้นโค้ง AB จุด Q สามารถเคลื่อนที่ระหว่างจุด A และ B ในระหว่างการทำงานของวงจร จุด A เรียกว่าpeak point และจุด B เรียกว่า valley point.
ระหว่างการดำเนินการหลังจากที่ไปถึงจุด B เพิ่มขึ้นในวงจรปัจจุบันจะเพิ่มแรงดันในตัวต้านทาน R ซึ่งจะช่วยลดแรงดัน V D สิ่งนี้ทำให้ไดโอดกลับเข้าสู่พื้นที่ต้านทานเชิงลบ
การลดลงของแรงดันไฟฟ้า V Dเท่ากับแรงดันไฟฟ้า V Pและจะเสร็จสิ้นหนึ่งรอบของการทำงาน ความต่อเนื่องของวัฏจักรเหล่านี้ก่อให้เกิดการสั่นอย่างต่อเนื่องซึ่งให้ผลลัพธ์แบบไซน์
ข้อดี
ข้อดีของอุโมงค์ไดโอดออสซิลเลเตอร์มีดังนี้ -
- มีความเร็วในการเปลี่ยนสูง
- สามารถรองรับความถี่สูง
ข้อเสีย
ข้อเสียของ oscillator ไดโอดอุโมงค์มีดังนี้ -
- เป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำ
- ไดโอดอุโมงค์มีราคาแพงเล็กน้อย
การใช้งาน
การใช้งานของอุโมงค์ไดโอดออสซิลเลเตอร์มีดังต่อไปนี้ -
- ใช้ในออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย
- ใช้ในไมโครเวฟออสซิลเลเตอร์
- นอกจากนี้ยังใช้เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งความเร็วสูงพิเศษ
- ใช้เป็นอุปกรณ์จัดเก็บหน่วยความจำตรรกะ
หลังจากได้ครอบคลุมวงจรออสซิลเลเตอร์ที่สำคัญทั้งหมดแล้วเป็นที่น่าสังเกตว่ามีออสซิลเลเตอร์หลายตัวเช่นเดียวกับที่กล่าวถึงจนถึงตอนนี้ ออสซิลเลเตอร์ที่สร้างรูปคลื่นไซน์คือออสซิลเลเตอร์ไซน์ตามที่กล่าวไว้
ออสซิลเลเตอร์ที่สร้างรูปคลื่นที่ไม่ใช่ไซน์ (รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ากวาดสามเหลี่ยม ฯลฯ ) เป็นออสซิลเลเตอร์ที่ไม่ใช่ไซน์ซึ่งเราได้กล่าวถึงในรายละเอียดในบทแนะนำเกี่ยวกับวงจรพัลส์