Bộ dao động diode đường hầm

Mạch dao động được xây dựng bằng cách sử dụng một diode đường hầm được gọi là bộ dao động diode đường hầm. Nếu nồng độ tạp chất của một điểm nối PN bình thường tăng cao, điều nàyTunnel diodeđược hình thành. Nó còn được gọi làEsaki diode, theo tên người phát minh ra nó.

Diode đường hầm

Khi nồng độ tạp chất trong một diode tăng lên, độ rộng của vùng suy giảm sẽ giảm, tạo ra một lực bổ sung cho các hạt tải điện vượt qua đường giao nhau. Khi nồng độ này tăng thêm, do độ rộng của vùng suy giảm ít hơn và năng lượng của các hạt mang điện tăng lên, chúng sẽ xuyên qua hàng rào thế năng, thay vì leo qua nó. Sự thâm nhập này có thể được hiểu làTunneling và do đó có tên, Tunnel diode.

Hình ảnh sau đây cho thấy một diode đường hầm thực tế trông như thế nào.

Các ký hiệu của diode đường hầm như hình dưới đây.

Để biết thêm chi tiết về điốt đường hầm, vui lòng tham khảo hướng dẫn Điện tử cơ bản của chúng tôi .

Bộ dao động diode đường hầm

Diode đường hầm giúp tạo ra tín hiệu tần số rất cao gần 10GHz. Một mạch điốt đường hầm thực tế có thể bao gồm một công tắc S, một điện trở R và một nguồn cung cấp V, được nối với một mạch bình thông qua một điốt đường hầm D.

Đang làm việc

Giá trị của điện trở được chọn phải theo cách sao cho nó sai lệch diode đường hầm ở giữa vùng điện trở âm. Hình dưới đây cho thấy mạch dao động diode đường hầm thực tế.

Trong mạch này, điện trở R ₁ đặt xu hướng thích hợp cho diode và điện trở R ₂ đặt mức dòng điện thích hợp cho mạch bình. Sự kết hợp song song của điện trở R _p cuộn cảm L và tụ điện C tạo thành mạch điện bình, cộng hưởng ở tần số đã chọn.

Khi đóng công tắc S, dòng điện trong mạch tăng ngay lập tức theo giá trị không đổi, giá trị của nó được xác định bởi giá trị của điện trở R và điện trở điốt. Tuy nhiên, khi điện áp rơi qua diode đường hầm V _D vượt quá điện áp điểm đỉnh V _p , diode đường hầm được đưa vào vùng điện trở âm.

Trong vùng này, dòng điện bắt đầu giảm, cho đến khi điện áp V _D bằng với điện áp điểm thung lũng V _v . Tại thời điểm này, sự gia tăng thêm điện áp V _D đẩy diode vào vùng điện trở dương. Kết quả của điều này, dòng điện mạch có xu hướng tăng lên. Tăng trong mạch này sẽ làm tăng điện áp rơi trên điện trở R sẽ làm giảm điện áp V _D .

Đường đặc tính VI

Biểu đồ sau đây cho thấy các đặc tính VI của một diode đường hầm:

Đường cong AB cho biết vùng điện trở âm khi điện trở giảm trong khi điện áp tăng. Rõ ràng là điểm Q là trung điểm của đoạn thẳng AB. Điểm Q có thể di chuyển giữa hai điểm A và B trong quá trình hoạt động của mạch. Điểm A được gọi làpeak point và điểm B được gọi là valley point.

Trong quá trình hoạt động, sau khi đạt điểm B, mức tăng trong mạch hiện tại sẽ làm tăng điện áp rơi trên điện trở R sẽ làm giảm điện áp V _D . Điều này đưa diode trở lại vùng kháng âm.

Sự giảm điện áp V _D bằng điện áp V _P và điều này hoàn thành một chu kỳ hoạt động. Sự tiếp tục của các chu kỳ này tạo ra các dao động liên tục tạo ra đầu ra hình sin.

Ưu điểm

Các ưu điểm của bộ dao động diode đường hầm như sau:

Nó có tốc độ chuyển mạch cao.
Nó có thể xử lý các tần số cao.

Nhược điểm

Những nhược điểm của bộ dao động diode đường hầm như sau:

Chúng là những thiết bị tiêu thụ điện năng thấp.
Điốt đường hầm là một chút tốn kém.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của bộ dao động diode đường hầm như sau:

Nó được sử dụng trong bộ dao động thư giãn.
Nó được sử dụng trong bộ dao động vi sóng.
Nó cũng được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch tốc độ cực cao.
Nó được sử dụng làm thiết bị lưu trữ bộ nhớ logic.

Sau khi đã trình bày tất cả các mạch dao động hình sin chính, cần lưu ý rằng có rất nhiều bộ dao động giống như những cái đã đề cập cho đến bây giờ. Các bộ dao động tạo ra dạng sóng sin là bộ dao động hình sin như đã thảo luận.

Các bộ tạo dao động tạo ra các dạng sóng không hình sin (hình chữ nhật, quét, tam giác, v.v.) là các bộ dao động không hình sin mà chúng ta đã thảo luận chi tiết trong hướng dẫn Mạch xung của chúng tôi .