في عملية إنشاء الدوائر الإلكترونية المختلفة ، غالبًا ما يكون من الضروري إنشاء اهتزازات بأشكال مختلفة. يمكن حل هذه المهمة بطرق مختلفة. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام مولدات مختلفة لهذا الغرض ، وهو مكبر صوت إيجابي. يمكنك أيضًا استخدام عنصر ذو مقاومة سلبية.
أحد هذه العناصر هو الصمام الثنائي النفقي ، وتظهر خاصية الجهد الحالي (VAC) بشكل تخطيطي في الشكل 1. في نفس المكان ، تحدد الخطوط المنقطة المنطقة ذات مقاومة التيار المتردد السلبية ، أي الجزء المتساقط من خاصية I - V التي لها dI / dU <0.
الخصائص الأساسية للديود النفقي
تم تطوير الصمام الثنائي النفق ، الذي يظهر مخططه في الشكل 2 ، في عام 1957 من قبل الفيزيائي الياباني ليو إيساكي ، الذي حصل على جائزة نوبل بعد 15 عامًا.
إنه يختلف عن الأجهزة الإلكترونية الأخرى ذات الحالة الصلبة في تركيز عالٍ جدًا من المنشطات ، ونتيجة لذلك تبدأ ليكون لها تأثير حاسم على معاييرها من حيث الموصلية ، أي يصبح أشباه الموصلات الأصلي (غالبًا Ge أو GsAs) تتدهور. لهذا السبب ، قام بعض الباحثين بتفرد مثل هذه المواد في مجموعة خاصة من شبه المعادن.
بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع الثنائيات الكلاسيكية أشباه الموصلات ، فإن سمكها أصغر بعدة مرات من منطقة تقاطع pn وزاد بنحو ضعف ما يسمى. الحاجز المحتمل ، والذي يسمح بالنفق الميكانيكي الكمومي تأثير.
يتم تحديد نقاط قوة المكون بشكل أساسي من خلال الهيكل البسيط للغاية والعرض الصغير منطقة عملها ، مما يجعل من الممكن تقليل إمكانية إجراء التحكم إلى بضعة مللي فولتات. توفر هذه الميزات خمولًا أقل بشكل ملحوظ مقارنةً بالترانزستورات والقدرة على العمل بشكل طبيعي عند ترددات تصل إلى عشرات الجيجاهرتز.
إلى جانب ذلك ، يتميز العنصر باستهلاك منخفض للطاقة وقادر على العمل بشكل كامل عند الحد الأدنى من الجهد الكهربائي لمصدر الطاقة.
الصمام الثنائي النفقي شديد المقاومة للإشعاع المؤين.
تعتبر العيوب الرئيسية هي التدهور السريع للمعلمات أثناء التشغيل وانخفاض المقاومة لارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب الصمام الثنائي معالجة دقيقة للغاية أثناء إعداد الدائرة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. قد تفشل حتى مع الطلب العادي مع جهاز متعدد.
المعلمات الرئيسية ومجالات التطبيق
عادةً ما تتضمن قائمة خصائص جواز السفر لعنصر ما:
- أقصى تيار مسموح به ، تيار الذروة وتيار الحوض الصغير للخاصية I - V ؛
- الجهد التحيز؛
- القدرة الخاصة
- المقاومة النشطة المباشرة.
في دوائر الميكروويف أشباه الموصلات ، يستخدم الصمام الثنائي النفقي في:
- مفاتيح عالية السرعة
- دوائر لتوليد وتضخيم اهتزازات مدى الطول الموجي المليمتر.
كمثال ، يوضح الشكل 3 مخططًا لمولد بسيط يعتمد على هذا العنصر.
يتم ضبط تردد تشغيل الدائرة بواسطة دائرة LC ، ويعمل الصمام الثنائي النفق VD كعنصر أساسي يعوض عن فقد الطاقة في الدائرة أثناء عملية التوليد. يتم أخذ إشارة الخرج من المقاوم Rн.