Автогенераторы на туннельных диодах. Особенности работы. Режим работы туннельного диода. Схема генератора гармонических колебаний на туннельном диоде.

Туннельный диод – это маломощный генераторный диод с узким р-п- переходом, активные свойства которого проявляются в широком диапазоне частот – от постоянного тока до СВЧ. Это позволяет строить туннельные автогенераторы на самых различных частотах. Выходная мощность автогенераторов на туннельных диодах состовляет сотни микроватт. Важным достоинством диода является сохранение его свойств как активного элемента в условиях радиоционного излучения.

Эквивалентная схема туннельного диода

Содержит генератор тока, барьерную емкость р-п-перехода, сопротивление потерь в полупроводниках контактах и индуктивность выводов. Штриховой линией показана статическая ВАХ обычного диода с р-п переходом.

Особенности автогенератора на туннельных диодах. При выборе и расчете схемы туннельного автогенератора нужно учитывать следующее.

1. Туннельный диод – это прибор с ВАХ N –типа, поэтому колебательная система с учетом L и С в точках подключения генератора тока должна на заданной частоте иметь параллельный резонанс

2. Участок отрицательной крутизны существует при весьма малых напряжениях U. Чтобы диод проявлял себя как активный элемент автогенератора, напряжение питания U должно в пределах uпик< U< uвп или 0.1< U< 0.6 В. Так как напряжение стандартных чисточников питания больше 1.5 в, то требуется делитель напряжения.

3. Существование участка отрицательной крутизныне только на динамической ВАХ(как у всех активных элементах), но и на статической характеристике приводит к необходимости обеспечивать устойчивость рабочей точки по постоянному току.

4. Наличие участка отрицательной крутизны на динамической ВАХ диода в широком диапазоне частот может вызвать самовозбуждение паразитных колебаний в неявных колебательных контурах, образованных элементами конструкции автогенератора. Для устрангения паразитных колебаний следует особое внимание уделять проектированию и конструированию блокировачных элементов. Часто в автогенераторах на туннельных диодах применяют антипаразитные резисторы.

Режим работы туннельного диода по постоянному току. Учитывая особенности туннельных автогенераторов, посмотрим, как следует выбирать и расмсчитывать режим диода по постоянному току.

Для расчета U₀ и I₀ U₀=E_п-I₀R_ист, где E_п=E_пR₂/(R₁+R₂)/

Допустим что в результате случайной флуктуации напряжение на диоде U изменилось на величину U. Режим по постоянному току устойчив, если возникающий переходной процесс возвращает рабочуб точку в исходное положение. Проведя анализ устойчивости, получим следующее условие устойчивости режима диода по постоянному току:

R_ист< 1/|G₀|

где G₀ =dI/dU – крутизна статической ВАХ туннельного диода в рабочей точке.

Применяя данное условие к вариантам решений Получим, что рабочая точка 1 на рис 4.25, а устойчива, а на рис 4.25 б неустойчива. Практически устойчивость рабочей точки на участке отрицательной икрутизны ВАХ обеспечивается применением достаточно малых сопротивлений R₂/