一文解析隧道二极管组成负阻振荡器威廉希尔官方网站 及工作原理

　　什么是隧道二极管

　　隧道二极管，又称为江崎二极管，它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。隧道二极管是采用砷化镓（GaAs）和锑化镓（GaSb）等材料混合制成的半导体二极管，其优点是开关特性好，速度快、工作频率高；缺点是热稳定性较差。一般应用于某些开关威廉希尔官方网站 或高频振荡等威廉希尔官方网站 中。

　　隧道二极管发生隧道效应三个条件

　　（1）费米能级位于导带和满带内；

　　（2）空间电荷层宽度必须很窄（0.01微米以下）；

　　（3）简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。

　　隧道二极管符号

　　隧道二极管的电气符号如下图所示：

　　隧道二极管的伏安特性及其参数

　　隧道二极管的伏安特性［见图一（a）］是一条S型特性曲线。曲线中最大电流点P，称为峰点；最小电流点V，称为谷点，隧道二极管的主要参数：

　　（1）峰点电压Up，约几十毫伏，谷点电压Uv，约几百毫伏

　　（2）峰点电流Ipi，约几毫安，谷点电流Iv约几百微安

　　（3）峰谷电流比，约为5-6，越大越好

　　（4）谷点电容Cv，几微法至几十微法，越小越好，国产2BS4A：Up=80毫伏，Ip=4毫安，峰谷电流比≥5，Cv=10～15微法，Uv=280毫伏。

　　图（b）是常用的隧道二极管脉冲威廉希尔官方网站 ，若选取R、E的不同数值，可作三种具有代表性的直流负载线：

　　负载线Ⅰ图一（a）与伏安特性交于低压正阻区a点，它是稳定点，用于构成单稳威廉希尔官方网站 。

　　负载线Ⅱ与伏安特性相交于负阻区的b点，它是不稳定点，用于构成多谐振荡威廉希尔官方网站 。

　　负载线Ⅲ与伏安特性交于C、D、E三点，C、E为稳定点，D为不稳定点，用于构成双稳威廉希尔官方网站 ，因此，选取不同的静态工作点负载线，就可获得不同类型的脉冲威廉希尔官方网站 。

　　隧道二极管多谐振荡威廉希尔官方网站

　　隧道二极管谐振荡器

　　图（a）为自激多谐振荡威廉希尔官方网站 。静态工作点Q置于负阻区（见图3（b））。当接通电源后，电流I从零开始增至峰点电流，Ipo但由于静态点不稳点，加上电感不允许电流突变，所以电流增至Ip后，周而复始地进行，从而产生了快速的矩形脉冲［见图3（C）］。其参数如下：

　　脉冲宽度：T1≈（L/RΣ）In［（UF-ET+IpRΣ1）/（Uv-ET+IvRΣ1）］

　　脉冲间隔：T2≈（L/RΣ2）In［（ET-IvRΣ2）/ET-IpRΣ2）］

　　式中：RΣ1=R1//R2+（UF-Uv）/（Ip-Iv）

　　RΣ2=R1//R2+（Up/Ip），ET=E［R2/（R1+R2）］

　　隧道二极管组成负阻振荡器威廉希尔官方网站 及工作原理

　　利用具有负阻特性的隧道二极管，可以构成负阻振荡器。隧道二极管的符号、伏安特性和负阻区的等效威廉希尔官方网站 见图5.3-32。 伏安特性图中，A点为峰点，UP为峰点电压约为几十毫伏，IP为峰点电流约为几毫安；B点为谷点，峰、谷电流比约为5~6。等效威廉希尔官方网站 中，RND为特性曲线上IP、IV两拐点间动态电阻的最小值，CD为结电容，LS和RS分别为引线电感和等效串联电阻，它们的曲线数值一般是：CD=20PF，LS=1~5UF，RS=2~5欧。

　　当忽略引线电感LS和等效电阻RS时，真交流等效威廉希尔官方网站 见图5.3-33B。因此振荡器的起振条件为 隧道二极管负阻振荡器的特点是可以产生极高的振荡频率（可达几千MHZ以上）。其优点是噪声低，对温度变化、核辐射不敏感，威廉希尔官方网站 简单，体积小和成本低。其主要缺点是输出功率和电压都较低，振荡不够瞧稳定。

　　隧道二极管负阻振荡器实用威廉希尔官方网站 见图5.3-33A，其中R1、R2为分压电阻， C1为高频旁路电容，LC是决定振荡频率的回路元件， R为负载电阻（包括回路本身的损耗电阻）。

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