Туннельные и обращенные диоды: Параметры туннельных и обращенных диодов

К основным параметрам туннельных диодов относятся: напряжение пика (\(U_п\)), ток пика (\(I_п\)), напряжение впадины (\(U_в\)), ток впадины (\(I_в\)), отношение токов (\(I_п/I_в\)), напряжение раствора (\(U_{рр}\)), а также некоторые другие, характеризующие ВАХ диода и его импульсные свойства.

Обращенные диоды имеют те же параметры, что и туннельные, за исключением некоторых характеристик ВАХ.

Напряжение пика (\(U_п\)) и пиковый ток (\(I_п\)). На ВАХ туннельного диода имеются точки, в которых значение дифференциальной активной проводимости равно нулю. Одна из них находится в вершине изгиба (холма) на прямой ветви ВАХ. Значения тока и напряжения, характеризующие эту точку ВАХ, называются током пика (\(I_п\)) и напряжением пика (\(U_п\)).

Напряжение впадины (\(U_в\)) и ток впадины (\(I_в\)). Второй точкой на ВАХ туннельного диода, в которой значение дифференциальной активной проводимости равно нулю, является точка, находящаяся в нижней точке впадины на прямой ветви ВАХ. Значения тока и напряжения, характеризующие эту точку ВАХ, называются током впадины (\(U_в\)) и напряжением впадины (\(I_в\)).

Отношение токов (\(I_п/I_в\)). Для описания ВАХ туннельного диода удобно оперировать не только абсолютными значениями токов и напряжений в ее ключевых точках, но и таким параметром, как отношение пикового тока к току впадины (\(I_п/I_в\)), который характеризует степень возможного изменения тока прибора при работе на отрицательной ветви ВАХ.

Напряжение раствора (\(U_{рр}\)). Значение прямого напряжения на второй восходящей ветви ВАХ туннельного диода, при котором ток равен пиковому току диода, называется напряжением раствора (\(U_{рр}\)). Для обращенных диодов напряжение раствора фактически задает максимальную амплитуду сигнала подаваемого на диод, поскольку при ее превышении обращенный диод перестает проявлять выпрямляющие свойства и становится проводящим в обоих направлениях.

Отрицательная проводимость (\(g_{пер}\)). Проводимость, определяемая на середине падающего участка вольт-амперной характеристики, называется отрицательной проводимостью туннельного диода (\(g_{пер} = \operatorname{d}I/ \operatorname{d}U\)). Отрицательная проводимость характеризует крутизну участка спада на ВАХ прибора и имеет значение при использовании туннельных диодов в самых разных режимах работы.

Предельная резистивная частота (\(f_r\)). Учитывая, что переход туннельного диода имеет некоторую зависящую от напряжения емкость, а также то, что у диода есть вполне конкретные значения сопротивления потерь и индуктивности, полное сопротивление диода с увеличением частоты изменяется. Значение частоты, при которой активная составляющая полного сопротивления туннельного диода обращается в нуль, называется предельной резистивной частотой (\(f_r\)). Это значение может быть найдено по формуле:

\( f_г = \cfrac{\left| g_{пер} \right|}{2 \pi C_д} \sqrt{\cfrac{1}{\left| g_{пер} \right| r_п} - 1} \), где \(r_п\) — сопротивление потерь диода.

Максимальным значение предельной резистивной частоты получается, если \(r_п = \cfrac{1}{2 \left| g_{пер} \right|}\), при этом \(f_{r max} = \cfrac{1}{(4 \pi r_п C_д)}\). Т.е. частотные свойства туннельного диода определяются его постоянной времени \(\tau = r_п C_д\).

Рис. 2.7-1. Специальные параметры туннельных и обращенных диодов