Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [ 137 ] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

Устройства на туннельных диодах используются в наносекундной импульсной технике; устройства на тиристорах чаще всего применяются для формирования и преобразования мощных импульсов.

9.2. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ТУННЕЛЬНЫХ

. ДИОДАХ

9.2.1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТД

При помощи тд (условное изображение его дано на рис. 9.2а) можно создать импульсные устройства со временем переключения

р п- перелод

-4-1


порядка единиц и даже долей наносекунд. Следует отметить такие важные свойства ТД, как малую зависимость его параметров от температуры, от влияния ядерного излучения, а также .малое потребление энергии. Однако при проектировании устройств на ТД сталкиваются с рядом трудностей, обусловленных главным образом тем, что ТД - двухполюсник. Это приводит к необходимости использования специальных методов, обеспечивающих однонаправленную передачу сигналов.

14* 419



Рассмотрим сначала основные свойства и режимы работы ТД.

В импульсных устройствах ТД работают в режиме больших сигналов, т. е. при значительных изменениях величин токов и напряжений. Эквивалентная схема ТД в режиме больших сигналов приведена на рис. 9.26; здесь 1д = /(ыд) - зависимость тока /д от напряжения «д на р-п-переходе диода, т. е. вольтамлерная статическая характеристика диода, Сд - емкость р-п-перехода, tg-сопротивление объема полупроводника базы ТД. Cs тл Lg - индуктивность и емкость ввода ТД. У современных ТД Cs - порядка единиц пикофарад, Lg = 0,5 I нГ, Га - порядка нескольких ом; во многих случаях параметрами Ls, Cg можно пренебречь и свести эквивалентную схему реального ТД к схеме идеального ТД («внутреннего» ТД), обведенной на рис. 9.26 пунктиром.

Емкость Сд зависит от напряжения щ на диоде; однако в диапазоне рабочих напряжений на диоде можно с незначительной погрешностью (не превышающей 20-1-30%) считать величину Сд постоянной, у различных ТД Сд колеблется от единиц до десятков и даже сотен пикофарад.

Статическая характеристика /д = Цщ) приведена на рис. 9.2s; основными ее параметрами являются: Ii - пиковый (максимальный) ток, h - минимальный ток, Ui, Uz - напряжения, соответствующие h и /г. Us - напряжение, соответствующее пиковому току в области напряжений, превышающих U2. Область характеристики, где и < U, обычно называют туннельной ветвью, а область, где w> U2, - диффузионной. Пиковый ток h является основным классификационным параметром ТД; в импульсных устройствах обычно применяются ТД с Л = 1 -4- 10 мА. Отношение /1 2 для различных ТД - порядка единиц и десятков; напряжение f/i -порядка 0,05-f-0,15 В, U2-порядка 0,25-1-0,6 В, Us - порядка 0,4 1 В.

С возрастанием температуры в несколько раз увеличивается минимальный ток диода h и незначительно уменьшается раствор характеристики f/13 = U3- Ui. Туннельные диоды из арсенида галлия обладают лучшей температурной стабильностью параметров, чем германиевые. Если учесть, что диоды из арсенида галлия имеют также и больший раствор характеристики, что упрощает их согласование с другими полупроводниковыми приборами, становится понятной предпочтительность их применения во многих импульсных устройствах.

Важным производным параметром ТД является абсолютная величина среднего отрицательного сопротивления =

==(f/2-f/i)/(/i -/2). Основным динамическим параметром ТД является удельная емкость Су = Сд/(/1 - /2) » Сд/Л. Обычно Су меньше у диодов с большим пиковым током.

Рассмотрим возможные режимы работы схемы (рис. 9.3а:), состоящей из последовательно включенных ТД, источника питания Е, резистора R и индуктивности L; последняя может быть специально включена в схему или является индуктивностью ввода



Lg-, статическое, равновесное состояние схемы описывается уравнениями:

E = iR + u, (9.1)

д = /(Ид)- (9.2)

Наиболее просто решение этой системы уравнений получается графически путем определения точки пересечения нагрузочной линии (9.1) со статической характеристикой (9.2).

В зависимости от величин Е и R возможна одна или три точки равновесия. В свою очередь, точка равновесия, если она единственная, может находиться на участке отрицательной проводимости или на одном из участков положительной проводимости


Рис. 9.3

{рис. 9.3). Точка равновесия на участке положительной проводимости всегда устойчива, и такой режим работы используется в схемах ждущих мультивибраторов.

Если единственная точка равновесия (С) находится на участке отрицательной проводимости, то вопрос о ее устойчивости можно решить следующим образом. В схеме рис. 9.3а заменим ТД его идеализированной эквивалентной схемой (рис. 9.36); здесь через R- обозначено отрицательное сопротивление в рабочей точке С (рис. 9.3в), практически равное среднему значению отрицательного сопротивления.

Характеристическое уравнение, соответствующее дифференциальному уравнению, описывающему схему рис. 9.4а, имеет вид

LCJ /? р2 -f (Сд/? R \-L)p + i\R\-R)=0.

(9.3)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [ 137 ] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0011