Oscillatore a diodi a tunnel

Il circuito dell'oscillatore costruito utilizzando un diodo tunnel è chiamato oscillatore del diodo Tunnel. Se la concentrazione di impurità di una normale giunzione PN è molto aumentata, questoTunnel diodeè formato. È anche conosciuto comeEsaki diode, dopo il suo inventore.

Diodo a tunnel

Quando la concentrazione di impurità in un diodo aumenta, l'ampiezza della regione di svuotamento diminuisce, estendendo una forza extra ai portatori di carica per attraversare la giunzione. Quando questa concentrazione viene ulteriormente aumentata, a causa della minore larghezza della regione di esaurimento e dell'aumentata energia dei portatori di carica, penetrano attraverso la barriera potenziale, invece di scavalcarla. Questa penetrazione può essere intesa comeTunneling e da qui il nome, Tunnel diode.

L'immagine seguente mostra l'aspetto di un pratico diodo tunnel.

I simboli del diodo tunnel sono come mostrato di seguito.

Per maggiori dettagli sui diodi tunnel, consultare il nostro tutorial sull'elettronica di base .

Oscillatore a diodi a tunnel

Il diodo tunnel aiuta a generare un segnale ad altissima frequenza di quasi 10 GHz. Un pratico circuito a diodi a tunnel può essere costituito da un interruttore S, un resistore R e una sorgente di alimentazione V, collegati a un circuito a serbatoio tramite un diodo a tunnel D.

Lavorando

Il valore del resistore selezionato dovrebbe essere in modo tale da polarizzare il diodo tunnel a metà della regione di resistenza negativa. La figura seguente mostra il pratico circuito dell'oscillatore a diodi tunnel.

In questo circuito, il resistore R ₁ imposta la corretta polarizzazione per il diodo e il resistore R ₂ imposta il livello di corrente appropriato per il circuito del serbatoio. La combinazione parallela del resistore R _p induttore L e condensatore C forma un circuito serbatoio, che risuona alla frequenza selezionata.

Quando l'interruttore S è chiuso, la corrente del circuito sale immediatamente verso il valore costante, il cui valore è determinato dal valore del resistore R e dalla resistenza del diodo. Tuttavia, poiché la caduta di tensione attraverso il diodo tunnel V _D supera la tensione del punto di picco V _p , il diodo tunnel viene condotto nella regione di resistenza negativa.

In questa regione, la corrente inizia a diminuire, fino a quando la tensione V _D diventa uguale alla tensione di valle V _v . A questo punto, un ulteriore aumento della tensione V _D porta il diodo in una regione di resistenza positiva. Di conseguenza, la corrente del circuito tende ad aumentare. Questo aumento di circuito aumenta la caduta di tensione sulla resistenza R che ridurrà la tensione V _D .

VI curva caratteristica

Il grafico seguente mostra le caratteristiche VI di un diodo tunnel:

La curva AB indica la regione di resistenza negativa quando la resistenza diminuisce mentre la tensione aumenta. È chiaro che il punto Q è posto al centro della curva AB. Il punto Q può spostarsi tra i punti A e B durante il funzionamento del circuito. Il punto A è chiamatopeak point e si chiama il punto B. valley point.

Durante il funzionamento, dopo aver raggiunto il punto B, l'aumento della corrente del circuito aumenta la caduta di tensione sulla resistenza R che ridurrà la tensione V _D . Questo riporta il diodo nella regione di resistenza negativa.

La diminuzione della tensione V _D è uguale alla tensione V _P e questo completa un ciclo di funzionamento. La continuazione di questi cicli produce oscillazioni continue che danno un'uscita sinusoidale.

Vantaggi

I vantaggi di un oscillatore a diodi tunnel sono i seguenti:

• Ha velocità di commutazione elevate.
• Può gestire le alte frequenze.

Svantaggi

Gli svantaggi di un oscillatore a diodi a tunnel sono i seguenti:

• Sono dispositivi a bassa potenza.
• I diodi a tunnel sono un po 'costosi.

Applicazioni

Le applicazioni di un oscillatore a diodi tunnel sono le seguenti:

• Viene utilizzato negli oscillatori di rilassamento.
• Viene utilizzato negli oscillatori a microonde.
• Viene anche utilizzato come dispositivo di commutazione ad altissima velocità.
• Viene utilizzato come dispositivo di memoria logica.

Dopo aver percorso tutti i principali circuiti degli oscillatori sinusoidali, è da notare che esistono molti oscillatori come quelli finora citati. Gli oscillatori che producono forme d'onda sinusoidali sono oscillatori sinusoidali come discusso.

Gli oscillatori che producono forme d'onda non sinusoidali (rettangolari, sweep, triangolari ecc.) Sono oscillatori non sinusoidali di cui abbiamo discusso in dettaglio nel nostro tutorial sui circuiti a impulsi .