227 (57)

- 227

Diody tunelowe

Ponieważ w zestawie podstawowych parametrów technicznych są, podawane wartości elementów schematu zastępczego, szersze omówienie tych parametrów należy oprzeć na konkretnym schemacie zastępczym, analizę graficzną natomiast przedstawimy na przykładzie zastosowań diody w układzie przełączającym.

Schemat zastępczy    4.6.1

Symbol elektryczny i schemat zastępczy diody tunelowej dla małych sygnałów' przedstawiono na rys. 4.45. Schemat zawiera rezystancję dynamiczną r_d, która dla napięcia polaiyzacji U_P < U < U_v przyjmuje wartości ujemne. Z uwagi

Rys. 4.45

Symbol graficzny (a) oraz schemat zastępczy diody tunelowej dla małych sygnałów (b)

na znikomo małą bezwładność procesu tunelowania można przyjąć, że rezystancja r_d nie zależy od częstotliwości w' zakresie aż do 10¹³ Hz i można ją wyznaczyć z nachylenia charakterystyki statycznej I(U). Ponieważ w diodzie tunelowej nie ma powolnych zmian ładunków, spowodowanych dyfuzją i rekombinacją--generacją nośników' mniejszościowych (prąd dyfuzyjny pojawia się dopiero przy napięciach większych niż U_v), w przeciwieństwie do diod p-n słabo domieszkowanych nie uwzględnia się w tym przypadku pojemności dyfuzyjnej. Pojemność Oj warstwy zaporowej jest zatem całkowitą pojemnością diody. Pojemność Oj, podobnie jak rezystancja dynamiczna r_d, jest funkcją napięcia, lecz — praktycznie biorąc — nie zależy od częstotliwości.

Rezystancja szeregowa S_s reprezentuje rezystancję obszarów neutralnych złącza p⁺-n⁺ oraz doprowadzeń. W typowym przypadku li_s < 5 12. Indukcyjność szeregow a L, jest to główmie indukcyjność doprowadzeń, która w typowym przypadku jest nie większa niż 1 nH.

Na podstawie schematu zastępczego można wyprowadzić wyrażenie na graniczną częstotliwość odtłumiania. Impedancja diody tunelowej zgodnie z przedstawionym schematom zastępczym (z pominięciem pojemności oprawki C_p)

Z = K_S-

_U__

1 + (a>Cjr_df

+]o>L_s —

i a>Cj^rd__

1 + (coĆjr_d)²

(4.54)

Dioda może być stosowana jako element odtłumiający, jeżeli jej rezystancja wypadkowa (część rzeczywista impedancji wyrażonej wzorem (4.54)) jest mniejsza niż zero. Przyrównując zatem część rzeczywistą impedancji Z do zera otrzymuje się maksymalną wartość częstotliwości odtłumiania, nazyw^ranej w niektórych katalogach częstotliwością odcięcia rezystywnego (ang. resistive cutoff freguency)

fr =

1

2nGjr_d

(4.55)

15*