Một số sơ đồ về điốt đường hầm. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Các thiết bị điện tử khác

 Bình luận bài viết

Cách đơn giản nhất để xây dựng mạch tự dao động là sử dụng điốt đường hầm. Vì diode đường hầm là một thiết bị hai cực có điện trở âm, ổn định về điện áp nên khi nối một mạch dao động song song với nó, nó có thể tạo ra. Trong trường hợp này, điện trở âm của diode sẽ bù đắp tổn thất và các dao động không bị suy giảm có thể phát sinh và được duy trì trong mạch. Điốt đường hầm tần số thấp thông thường hoạt động tốt ở tần số bằng vài megahertz.

Điốt tần số cao hơn, làm giảm điện dung tiếp giáp và giảm độ tự cảm của dây dẫn, tạo ra ở tần số hàng nghìn megahertz. Tuy nhiên, do phần đặc tính dòng điện-điện áp của diode có điện trở âm có giá trị nhỏ nên công suất mà nó cung cấp ở bất kỳ tần số nào chỉ là một phần nhỏ của mW. Để tránh làm biến dạng hình dạng của các dao động được tạo ra, theo quy luật, người ta sử dụng kết nối một phần của diode với mạch máy phát. Trong trường hợp này, điện trở tổn thất giảm ở các cực của diode phải bằng điện trở âm của nó. Trong các mạch thực, điện trở suy hao giảm được chọn lớn hơn âm. điện trở của diode đường hầm để đảm bảo kích thích đáng tin cậy của máy phát khi thay đổi nhiệt độ, điện áp nguồn và tần số.

Xét rằng điện trở song song của tổn thất trong các mạch dao động thực vượt quá đáng kể điện trở của điốt đường hầm, việc điều chỉnh phải được thực hiện từ một phần nhỏ của các vòng quay của mạch (Hình 1). Một phần công suất dao động sẽ được giải phóng tại điện trở trong của nguồn phân cực, vì vậy nó phải càng nhỏ càng tốt.

Hình 1

Thông thường, điốt đường hầm được cấp nguồn bằng bộ chia điện áp, dẫn đến lãng phí điện năng. Thật vậy, đối với điốt germanium, điện áp phân cực ở chế độ phát điện là 0,1-0,15 V và điện áp tối thiểu của phần lớn các nguồn dòng hóa học là 1,2-2 V, đó là lý do tại sao cần sử dụng các bộ chia điện áp trong mạch điện. . Trong trường hợp này, khoảng 80-90% tổng điện năng tiêu thụ bị tiêu tán trên dải phân cách. Dựa trên những cân nhắc về mặt kinh tế, nên sử dụng các nguồn có điện áp thấp nhất có thể để cấp nguồn cho điốt đường hầm. Điện trở đầu ra của bộ chia điện áp được chọn trong khoảng 5-10 Ohms và chỉ trong các thiết bị yêu cầu hiệu suất lớn nhất mới được tăng lên 20-30 Ohms. Điện trở âm của diode đường hầm phải vượt quá điện trở của bộ chia khoảng 5-10 lần. Không nên bỏ qua các điện trở nhỏ như vậy bằng tụ điện để giảm tổn thất năng lượng tần số cao, vì trong một số trường hợp, điều này có thể dẫn đến hoạt động không ổn định của máy phát, đặc biệt nếu chế độ của nó được chọn theo công suất đầu ra tối đa.

Điện trở âm của diode đường hầm phụ thuộc rất nhiều vào vị trí của điểm vận hành, do đó nếu điện áp nguồn thay đổi 10% thì hoạt động bình thường của máy phát có thể bị gián đoạn hoàn toàn. Vì vậy, khi cấp nguồn cho điốt từ các nguồn dòng điện hóa học - pin, ắc quy rất khó đảm bảo chúng hoạt động ổn định. Tốt nhất nên cấp nguồn cho chúng từ các nguyên tố oxit thủy ngân, điện áp thay đổi đôi chút trong quá trình hoạt động và trong một số trường hợp, cần sử dụng điện áp ổn định trước hoặc sử dụng điện trở phi tuyến trong bộ chia - ở cánh tay trên, ổn định dòng điện và ở nhánh dưới, ổn định điện áp. Vì vậy, nếu trong mạch tự dao động (Hình 2, a) thay vì điện trở R2, chúng ta sử dụng diode Germanium D11 nối trực tiếp, như trong Hình. Như hình 2, b, độ ổn định của máy phát sẽ được cải thiện và khi điện áp nguồn thay đổi từ 1,5 đến 1 V thì không cần điều chỉnh.

Hình 2

Trong các mạch tự dao động trên có tần số 465 kHz, cuộn dây L1 được quấn trên khung polystyrene 4 phần có đường kính 4 mm với lõi ferrite F-1000 có đường kính 2,8 và chiều dài 12 mm. Cuộn dây có 220 vòng dây PEV 0,13 với vòi từ 18 vòng. Điện áp cao tần trên mạch là 1 Veff.

Tất cả các phương pháp ổn định nêu trên phần nào làm phức tạp mạch điện và trong một số trường hợp làm tăng mức tiêu thụ điện năng nên chúng chưa được ứng dụng rộng rãi. Trong thiết bị, điốt đường hầm thường được sử dụng kết hợp với bóng bán dẫn. Người ta biết rằng trong một bóng bán dẫn, dòng điện phát phụ thuộc tương đối ít vào điện áp cung cấp của bộ thu, đặc biệt nếu độ lệch của bóng bán dẫn được ổn định theo một cách nào đó. Do đó, khi cấp nguồn cho điốt bằng dòng phát của bóng bán dẫn, bạn không chỉ đạt được độ ổn định mà còn đạt được hiệu quả. Công suất sau tăng ở đây do thực tế là tổn thất ở nhánh trên của bộ chia được loại bỏ và công suất bổ sung mà diode đường hầm tiêu thụ là nhỏ.

Ngoài các máy phát được điều chỉnh theo tần số cố định, điốt đường hầm cũng có thể được sử dụng trong các máy phát băng tần. Đúng, trong trường hợp này, cần phải lựa chọn cẩn thận hơn kết nối của diode với mạch để duy trì biên độ dao động và công suất trong tải ở một mức nhất định trong toàn bộ phạm vi được phủ. Một ví dụ về việc sử dụng điốt đường hầm như vậy là mạch tạo dao động cục bộ cho máy thu siêu âm, được mô tả trên tạp chí Radio số 5, 1962. Mạch tạo dao động cục bộ thậm chí còn đơn giản hơn mạch dao động cục bộ của bóng bán dẫn (Hình 3).

Hình 3

Tổng số vòng trong cuộn dây L1 được duy trì và để liên lạc với diode đường hầm, cuộn dây L1 được quấn phía trên L2 từ đầu nối đất của nó, chứa 10 vòng dây PELSHO 0,15. Cuộn dây kết nối với bộ chuyển đổi L3 vẫn xấp xỉ bằng giống nhau nhưng để có độ nhạy lớn nhất thì cần chọn lại số vòng, điện dung của tụ C1 và C2 không đổi, Diode đường hầm được cấp nguồn từ một nguồn chung, trong trường hợp này điện trở R2 phải bằng 1,2 com. Diode đường hầm phải được chọn với dòng điện tối đa không quá 1,5 mA. Để cung cấp năng lượng cho diode sẽ hợp lý hơn, hãy áp dụng mạch ổn định nêu trên bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Để làm được điều này, bộ khuếch đại tần số thấp được làm lại theo mạch như trong Hình 4. Một kết nối dòng điện một chiều được đưa vào giữa các bóng bán dẫn và bộ khuếch đại tần số thấp, sự phân cực đối với đế của bóng bán dẫn T1 được loại bỏ khỏi bộ phát của bóng bán dẫn T2 thông qua chuỗi R4D1, và điện trở R2, R3. Phản hồi dòng điện âm phát sinh sẽ duy trì dòng điện phát và do đó điện áp trên các điện trở R2 và R3, gần như không đổi khi điện áp nguồn giảm 25-30% giá trị danh định (tốt hơn là tăng nguồn cung cấp điện áp đến 9 V).

Hình 4

Để cấp nguồn cho diode đường hầm, người ta sử dụng điện áp 2 V, cung cấp cho bộ chia thông qua điện trở R2 (Hình 3), trong trường hợp này được lấy bằng 430 Ohms. Quá trình thiết lập bắt đầu bằng cách kiểm tra xem điện áp ở bộ phát của bóng bán dẫn T2 thay đổi như thế nào khi điện áp nguồn giảm từ 6 xuống 4,5 V hoặc từ 9 xuống 6 V. Nếu điện áp thay đổi không quá 5-10% thì hãy đặt điện áp nguồn bằng 5,2 V (hoặc 7,5 V ở 9 V), tiến hành setup máy phát điện. Để thực hiện điều này, rôto của tụ điện biến thiên C2 được đặt ở vị trí chính giữa và bằng cách điều chỉnh các giá trị điện trở R1 hoặc R2 (Hình 3), sẽ đạt được biên độ dao động cực đại. Sau đó kiểm tra tính đồng nhất của thế hệ trên toàn bộ phạm vi. Nếu dao động bị đứt ở bất kỳ phần nào của nó, bạn nên tăng số vòng dây của cuộn dây L2 lên vài vòng và kiểm tra lại tính đồng nhất của quá trình tạo trong quá trình điều chỉnh. Sau khi thiết lập xong bộ tạo dao động cục bộ, chọn số vòng dây của cuộn dây ghép bộ tạo dao động cục bộ với bộ chuyển đổi L3 cho đến khi đạt được độ nhạy tối ưu.

Khi thiết kế máy phát điện sử dụng điốt đường hầm, người ta phải cố gắng đạt được hệ số chất lượng tối đa của mạch dao động để tăng công suất cung cấp cho tải. Để tăng công suất, bạn cũng có thể đưa hai hoặc nhiều điốt vào mạch máy phát. Trong trường hợp này, sau khi xem xét các mối quan hệ năng lượng, sẽ thuận lợi hơn khi nối các điốt nối tiếp với dòng điện một chiều. Khi đó, điện áp ở điện trở dưới của bộ chia sẽ cao gấp đôi so với một điốt đường hầm và tổn thất ở cánh tay trên được giảm bớt. Cần lưu ý rằng điện trở của nhánh dưới nhất thiết phải bao gồm hai điện trở giống hệt nhau và điểm giữa của chúng phải được nối bằng dòng điện một chiều đến điểm giữa của hai điốt (Hình 5). Mặt khác, không thể hoạt động ổn định của hai điốt mắc nối tiếp. Đối với dòng điện xoay chiều, điốt có thể được mắc song song hoặc nối tiếp. Trong sơ đồ thể hiện trong hình. 5 mỗi diode được nối với một cuộn dây riêng biệt. Để có được công suất lớn nhất, kết nối của từng diode đường hầm với mạch phải được điều chỉnh riêng.

Hình 5

Bạn cũng có thể sử dụng điốt đường hầm trong các mạch khuếch đại không tuần hoàn. Tuy nhiên, như đã chỉ ra trong tài liệu, các bộ khuếch đại không định kỳ như vậy ở dải sóng dài và trung bình hóa ra ít có tính thực tế do khó tách tải và nguồn tín hiệu. Cũng cần phải tính đến việc các bóng bán dẫn, với mức tiêu thụ điện năng tương đương, có mức tăng trong mạch thực lớn hơn so với điốt đường hầm.

Bộ khuếch đại cộng hưởng sử dụng điốt đường hầm tương đối dễ chế tạo. Ví dụ, chúng có thể được tạo ra theo mạch tự dao động, trong đó hệ số phản hồi không đủ để kích thích dao động. Các mạch như vậy có tất cả các nhược điểm của bộ khuếch đại tái tạo: không ổn định ngưỡng tái tạo, khả năng kích thích khi tải thay đổi, thu hẹp băng thông khi tăng mức tăng. Tuy nhiên, những bộ khuếch đại như vậy có thể hoạt động khá ổn định nếu bạn không cố gắng thu được lợi ích tối đa từ chúng. Một mạch sử dụng điốt đường hầm này được thể hiện trong hình. 6. Hình vẽ minh họa sơ đồ phần đầu vào của bộ thu khuếch đại trực tiếp có ăng-ten ferit. Được biết, để khớp điện trở của mạch anten với điện trở đầu vào của bóng bán dẫn, hệ số biến đổi của máy biến áp tạo thành bởi các cuộn dây L1 và L2 được làm nhỏ hơn nhiều so với đơn vị.

Cơm. 6. Mặt trên của tụ điện C1 phải được nối đất.

Điều này dẫn đến điện áp tín hiệu ở chân đế của bóng bán dẫn nhỏ hơn 15-20 lần so với điện áp trên mạch L1C1. Trong sơ đồ thể hiện trong hình. 6, hệ số ghép được chọn cao hơn đáng kể so với thông thường và điểm chạm vào đế của bóng bán dẫn T1 được thực hiện từ 1/5 tổng số vòng dây của cuộn dây L1. Trong trường hợp này, mạch L1C1 bị shunt nhiều, dải tần của nó mở rộng và độ nhạy của máy thu giảm xuống. Tuy nhiên, khi một diode đường hầm được kết nối với cuộn dây L3 bổ sung, mạch sẽ được “không tải” một phần, độ suy giảm và băng thông của nó sẽ trở về giá trị bình thường. Bằng cách này, có thể đạt được mức tăng độ nhạy của máy thu lên 4-5 lần. Chọn số vòng dây quấn L3 sao cho độ suy hao của mạch không được bù đầy đủ và bộ khuếch đại không bị kích thích. Tuy nhiên, để đạt được độ nhạy tối đa, bạn cần tiến càng gần ngưỡng kích thích càng tốt, do đó độ lệch của diode đường hầm được điều chỉnh. Cuộn dây L1 gồm 200 vòng dây PELSHO 0,15, quấn thành một lớp lần để làm bật một thanh ferit dài 110 mm, đường kính 8,4 mm với vòi 44 vòng. Cuộn dây L3 gồm 8-10 vòng dây PELSHO 0,15 được quấn gần đầu nối đất của cuộn dây L1. Nhược điểm của mạch đề xuất là hệ số chồng lấp của mạch đầu vào giảm, do hệ số ghép tăng nên điện dung đầu vào của bóng bán dẫn T1 sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn. Ngoài ra, điện dung được tính toán lại của diode đường hầm sẽ được cộng vào điện dung của mạch. Do đó, nếu cần có sự chồng lấp đủ lớn thì nên sử dụng diode đường hầm có điện dung tối thiểu.

Sẽ có lợi hơn khi sử dụng bộ khuếch đại tái tạo ở tần số cố định, ví dụ như trong bộ khuếch đại IF siêu âm (Hình 7). Để làm điều này, một cuộn dây bổ sung cho diode đường hầm được quấn trên một trong các mạch biến tần. Tốt hơn là làm cho độ lệch của diode được ổn định. Điều này sẽ cho phép bạn tiến đủ gần đến ngưỡng tái sinh và đạt được mức tăng gấp 8-10 lần. Cần phải lưu ý rằng băng thông của bộ khuếch đại IF sẽ bị thu hẹp đáng kể nếu không lường trước được việc đưa vào một diode đường hầm. Trong một số trường hợp, khi kết nối một diode, bộ khuếch đại có thể được kích thích, mặc dù hệ số ghép không đủ để tạo ra. Điều này xảy ra do mức tăng của tầng có diode đường hầm được kết nối trở nên lớn hơn giá trị ổn định tối đa.

Hình 7

Khi lắp đặt, bạn cần lưu ý rằng điốt đường hầm dễ bị kích thích bởi phản ứng ký sinh. Do đó, các dây dẫn của điốt và các bộ phận liên quan được chế tạo ở độ dài tối thiểu và việc lắp đặt được thực hiện như thể mạch được thiết kế để hoạt động ở tần số rất cao. Không nên sử dụng điốt đường hầm có tần số cắt cao trong các mạch tần số thấp.

Khi thử nghiệm với điốt đường hầm, bạn cần tránh tăng dòng điện và điện áp, nếu không thì diode có thể bị hỏng. Diode chỉ nên được kết nối và ngắt kết nối khi tắt nguồn.

Văn chương

1. S. G. Madoyan, Yu. S. Tikhovtsev. A.F. Trutko - Diode đường hầm. Bộ sưu tập "Thiết bị bán dẫn và ứng dụng của chúng" do Fedotov Ya. A. Vol. 7.
2. K. S. Rzhevkin “Thư viện vô tuyến điện tử” số 452, Gosenergoizdat, 1962
3. Akchurin E. A., Styblik V. A. Máy phát điện dựa trên điốt đường hầm với công suất tăng thêm, Kỹ thuật vô tuyến, 1963, tập 18, số 11.
4. Williams, Hamilton Cách làm cho điốt đường hầm trở nên hữu ích hơn nữa, Điện tử, ngày 7 tháng 1963 năm 36, V 23. Số XNUMX.

Tác giả: V. Morozov; Xuất bản: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Xem các bài viết khác razdela Các thiết bị điện tử khác.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Bộ điều khiển hiệu chỉnh hệ số công suất NCP1603 28.06.2005 ON SEMICONDUCTOR đã phát hành bộ điều khiển hiệu chỉnh hệ số công suất NCP1603. Nó có mức tiêu thụ điện năng cực kỳ thấp, điều này làm cho nó rất hấp dẫn đối với các ứng dụng như bộ điều hợp cho máy tính xách tay, màn hình TV, v.v. Con chip này có sẵn trong một gói SOIC-16.

Tin tức thú vị khác:

▪ Ổ cứng thu nhỏ

▪ Pin vĩnh cửu dựa trên kim cương nano và chất thải phóng xạ

▪ Trẻ em học được lòng tốt từ những câu chuyện của con người

▪ Pin mưa

▪ Khí chùa nguy hiểm cho sức khỏe

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Cây trồng và cây dại. Lựa chọn bài viết

▪ bài báo của Aristippus xứ Cyrene. câu cách ngôn nổi tiếng

▪ bài báo Động vật có vị giác không? đáp án chi tiết

▪ bài Dệt chuối. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài viết Bộ sạc tự động. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Khói không có lửa. kinh nghiệm hóa học

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024