Diode tunel

Diode tunel

Diodele tunel sunt diode speciale de mica putere, destinate oscilatoarelor de foarte inalta frecventa. Structura unei diode tunel contine o jonctiune PN abrupta din siliciu, din germaniu  sau din arseniura de galiu, cu ambele regiuni semiconductoare foarte puternic dopate. Efectul tunel, pe care se bazeaza constructia acestui tip de diode, se produce pentru tensiuni foarte mici de polarizare directa si inversa. Simbolurile grafice utilizate pentru reprezentarea unei diode tunel sunt date in fig. 1.

Fig. 1. Simboluri grafice pentru dioda tunel

Caracteristica statica a diodei tunel este net diferita de aceea a unei diode redresoare de aceeasi putere (fig. 2). Dioda tunel este un excelent conductor atat pentru o polarizare directa, cat si pentru o polarizare inversa. O dioda cu o astfel de comportare nu poate fi

folosita pentru redresarea unei tensiuni alternative.

Fig. 2. Caracteristica statica a diodei tunel

Pentru o tensiune directa de polarizare, curentul prezinta doua extreme: un maxim ( ) si un minim ( ). La tensiuni mici, apropiate de , curentul direct este asigurat prin efect tunel, iar la tensiuni directe ridicate, curentul direct creste exponential cu tensiunea aplicata, prin difuzia purtatorilor. Pe caracteristica, se observa o regiune de rezistenta diferentiala negativa, proprietate importanta a diodei tunel. Aceasta regiune este portiunea de caracteristica statica cuprinsa intre cele doua extreme si . Raportul de denivelare al curentilor, , este o caracteristica de material. Pentru , exista trei valori ale tensiunii directe, pentru care se obtine acelasi curent. Tensiunea este tensiunea directa la care se atinge valoarea curentului de varf (), pentru a doua oara. In tabelul 3, sunt date valorile tipice ale marimilor semnificative ale caracteristicii statice, pentru diode tunel realizate din Ge, Si si GaAs.

Tabelul 3. Marimile semnificative ale caracteristicii statice

Pentru studiul comportarii diodei tunel in regim de variatii mici si de frecvente inalte, in jurul unui p.s.f. fixat pe ramura a caracteristicii, se foloseste modelul cu circuit echivalent din fig. 4. In acest model, este capacitatea jonctiunii (), este modulul conductantei diferentiale a diodei (), este rezistenta serie a jonctiunii (), iar este inductivitatea serie a conductoarelor de conexiune ().

Fig. 4. Modelul de semnal mic al diodei tunel

Folosind expresia impedantei acestui circuit echivalent,

, (1)

pot fi definite doua frecvente caracteristice ale diodei tunel si anume:

- frecventa de taiere rezistiva, , reprezentand frecventa maxima pentru care se mai poate obtine o conductanta negativa,

(2)

- frecventa proprie de rezonanta

(3)

Cele doua frecvente caracteristice ale diodei tunel au valori tipice de

Foile de catalog ale acestor produse prezinta valorile limita absoluta termice obisnuite pentru dispozitivele semiconductoare ( ) si puterea maxima disipata la frecvente inalte () si in regim de impulsuri (). Dintre valorile limita absoluta electrice, sunt mentionate  tensiunea continua directa maxima si tensiunile inverse maxime si . Dintre caracteristicile electrice, sunt prezentate: raportul de denivelare al curentilor, coordonatele punctelor extreme ale caracteristicii statice, capacitatea jonctiunii, conductanta diferentiala, rezistenta serie maxima, inductivitatea serie, frecventele de taiere rezistiva si proprie de rezonanta.