Δίοδος tunnel, φαινόμενο "αρνητικής αντίστασης" σε ημιαγωγό

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα και ηλεκτρολογικό υλικό, θεωρία, πως λειτουργεί, που το βρίσκουμε, τεκμηρίωση (datasheets), βιβλιογραφία.
Άβαταρ μέλους
GeorgeVita
Διαχειριστής
Δημοσιεύσεις: 491
Εγγραφή: 04 Σεπ 2013, 21:51
Ονομα: Γιώργος
Επικοινωνία:

Δίοδος tunnel, φαινόμενο "αρνητικής αντίστασης" σε ημιαγωγό

Δημοσίευσηαπό GeorgeVita » 14 Σεπ 2013, 20:36

Δίοδος tunnel, φαινόμενο "αρνητικής αντίστασης" σε ημιαγωγό

H δίοδος tunnel (ή "Esaki") έχει ειδική κατασκευή με πολύ λεπτό σημείο επαφής P-N με αποτέλεσμα να είναι σχεδόν ευθυγραμμισμένα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια της επαφής "Ν" με τις "οπές" της επαφής "P". Με την εφαρμογή τάσης ορθής πόλωσης δημιουργείται γρήγορα μια ροή ηλεκτρονίων αλλά λόγω μικρής επιφάνειας επαφής P-N όσο αυξάνει αυτή η τάση χαλάει η ευθυγράμμιση ηλεκτρονίων-οπών και το ρεύμα πέφτει. Αυτό είναι το φαινόμενο της "αρνητικής αντίστασης" στην καμπύλη λειτουργίας της διόδου tunnel (υπάρχει μείωση της ροής ρεύματος ενώ αυξάνουμε την εφαρμοζόμενη τάση):

Εικόνα Εικόνα
(από τη wikipedia)

Λόγω της "αρνητικής αντίστασης" οι δίοδοι tunnel χρησιμοποιούνται σε ταλαντωτές, ενισχυτές και αποδιαμορφωτές υψηλών συχνοτήτων. Στην ανάστροφη πόλωση η δίοδος tunnel χρησιμοποιείται ως "γρήγορος" ανορθωτής.

Ο 'εφευρέτης' του φαινομένου tunnel Leo Esaki πήρε Nobel για την δημιουργία της ομώνυμης δίοδου. Ο Esaki ήταν φυσικός και εργαζόταν για την Tokyo Tsushin Kogyo η οποία αργότερα έφτιαξε το πρώτο ραδιόφωνο 'λιανικής' TR-55 με τρανζίστορ. Λόγω της καλής ποιότητας ήχου (sound) ονόμασαν το ραδιόφωνο 'sony' ...

Συμπεριφορά "αρνητικής αντίστασης" έχουν και τα απλά τρανζίστορ (λ.χ. BC547). Στο internet κυκλοφορούν κάποια σχέδια για led flasher με ένα τρανζίστορ το οποίο συνδέεται μόνο στους 2 ακροδέκτες! Δείτε 2 μικρά κυκλώματα ταλαντωτών με παρόμοια αρχή λειτουργίας:

Γεννήτρια ήχου με ταλάντωση "αρνητικής αντίστασης":

Εικόνα

Το παραπάνω κύκλωμα είναι ταλαντωτής "αρνητικής αντίστασης" χαμηλών συχνοτήτων (3-90KHz) που μεταβάλλει την συχνότητα ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας, δηλαδή λειτουργεί ως "VCO"! Με χρήση διάφορων πυκνωτών (10nF, 22nF, 33nF, ... , 100nF) πετυχαίνουμε ταλάντωση σε διαφορετικές "μπάντες", μεγαλύτερος πυκνωτής δίνει ταλάντωση σε χαμηλότερη συχνότητα ενώ αυξάνοντας την τάση αυξάνει η συχνότητα. Μπορείτε να παρακολουθήσετε το "σήμα" με παλμογράφο στον συλλέκτη του τρανζίστορ ή να το ακούσετε με AC πιεζοηλεκτρικό buzzer. Ισως να ακουστεί αν τοποθετήσετε μεγάφωνο σε σειρά μεταξύ διόδου 1N4148 και αντίστασης 33Ω.


Παραγωγή ραδιοσυχνότητας στα μακρά κύματα (LW):
Οταν στο κύκλωμα μπει και ένα πηνίο όλα "γλυκαίνουν" και η ταλάντωση μπορεί να γίνει σε μεγαλύτερη συχνότητα. Με τροφοδοσία 20VDC παράγουμε ραδιο-σήμα στους 191KHz που μπορεί να ληφθεί από κοντινό δέκτη μακρών (LW):

Εικόνα

Επιστροφή σε “Υλικό, εξαρτήματα, βιβλιογραφία”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης