隧道二极管振荡器

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利用隧道二极管构建的振荡器电路称为隧道二极管振荡器。如果普通 PN 结的杂质浓度大幅增加，就会形成这种**隧道二极管**。它也称为**江崎二极管**，以其发明者命名。

隧道二极管

当二极管中的杂质浓度增加时，耗尽区的宽度减小，对载流子施加额外的力以穿过结。当这种浓度进一步增加时，由于耗尽区宽度减小和载流子能量增加，它们会穿透势垒，而不是越过它。这种穿透可以理解为**隧道效应**，因此得名**隧道二极管**。

下图显示了一个实际的隧道二极管的样子。

隧道二极管的符号如下所示。

有关隧道二极管的更多详细信息，请参阅我们的基础电子学教程。

隧道二极管振荡器

隧道二极管有助于产生高达 10GHz 的超高频信号。一个实际的隧道二极管电路可能包括一个开关 S、一个电阻 R 和一个电源 V，通过隧道二极管 D 连接到一个谐振电路。

工作原理

所选电阻的值应使得它将隧道二极管偏置在负阻区域的中间。下图显示了实际的隧道二极管振荡器电路。

在这个电路中，电阻 R₁ 为二极管设置适当的偏置，电阻 R₂ 为谐振电路设置适当的电流水平。电阻 R_p、电感 L 和电容 C 的并联组合形成了一个谐振电路，该电路在选定的频率下谐振。

当开关 S 关闭时，电路电流立即上升到恒定值，该值由电阻 R 和二极管电阻的值决定。然而，当隧道二极管上的电压降 V_D 超过峰值电压 V_p 时，隧道二极管将被驱动到负阻区域。

在这个区域，电流开始下降，直到电压 V_D 等于谷值电压 V_v。此时，电压 V_D 的进一步增加将二极管驱动到正阻区域。结果，电路电流趋于增加。这种电路电流的增加将增加电阻 R 上的电压降，这将降低电压 V_D。

V-I 特性曲线

下图显示了隧道二极管的 V-I 特性 -

曲线 AB 表示负阻区域，因为电阻随着电压增加而减小。很明显，Q 点设置在曲线 AB 的中间。在电路操作期间，Q 点可以在 A 和 B 点之间移动。点 A 称为**峰值点**，点 B 称为**谷值点**。

在操作过程中，到达 B 点后，电路电流的增加将增加电阻 R 上的电压降，这将降低电压 V_D。这使二极管回到负阻区域。

电压 V_D 的下降等于电压 V_P，这完成了一个工作周期。这些周期的持续产生连续的振荡，从而产生正弦波输出。

优点

隧道二极管振荡器的优点如下 -

• 它具有高速切换速度。
• 它可以处理高频。

缺点

隧道二极管振荡器的缺点如下 -

• 它们是低功率器件。
• 隧道二极管价格略贵。

应用

隧道二极管振荡器的应用如下 -

• 它用于弛豫振荡器。
• 它用于微波振荡器。
• 它也用作超高速开关器件。
• 它用作逻辑存储器件。

在涵盖了所有主要的正弦波振荡器电路之后，需要注意的是，还有许多类似于迄今为止提到的振荡器。产生正弦波形的振荡器如上所述是正弦波振荡器。

产生非正弦波形（矩形、扫描、三角形等）的振荡器是非正弦波振荡器，我们在我们的脉冲电路教程中详细讨论了这些振荡器。