Dalam elektronik modern, dioda terowongan digantikan oleh komponen yang lebih nyaman untuk menyelesaikan masalah yang sama. Tetapi mengapa tidak bereksperimen dengan elemen aktif yang pernah dianggap sebagai salah satu yang tercepat?
Dioda terowongan dibagi menjadi yang dimaksudkan untuk amplifier, generator pulsa dan sirkuit kunci. Menurut
datasheet , dioda seri 3I306 dirancang untuk digunakan dalam perangkat switching. Grafik menunjukkan ketergantungan dari penurunan tegangan melintasi dioda pada arus yang melaluinya pada bagian lurus dari karakteristik I - V:
Karakterograf penulis diimprovisasi, terdiri dari generator sinyal, resistor 10-ohm, dan osiloskop. Dalam hal ini, kesalahan terjadi: satu saluran osiloskop mengukur tegangan total pada seluruh rangkaian seri dari dioda dan resistor, dan yang lainnya hanya pada resistor (arus dapat secara tidak langsung ditentukan dari yang kedua dari tegangan ini). Dimungkinkan untuk menghitung drop tegangan hanya pada dioda dengan mengekspor kurva ke file CSV, dan kemudian menghasilkan grafik dalam Python dengan matplotlib.
Contoh karakteristik I-V dari dioda terowongan pada layar osiloskop:
Awalnya, arus yang melalui dioda naik menjadi sekitar 11 mA sampai tegangan naik ke 150 mV, kemudian menurun tajam menjadi 500 μA dan meningkat lagi. Ini adalah area resistansi diferensial negatif di mana arus berkurang dengan meningkatnya tegangan.
Untuk mempelajari operasi dioda pada perangkat switching, penulis menghubungkannya ke dua konektor BNC. Kasing mereka terhubung bersama, dan dioda terhubung antara kontak pusat. Sinyal dari generator dengan impedansi keluaran 50 Ohm diumpankan melalui dioda ke osiloskop dengan impedansi input yang sama:
Perilaku dioda tidak tergantung pada bentuk gelombang. Ketika tegangan melebihi ambang batas, switching terjadi. Penulis menerapkan sinyal segitiga dengan frekuensi urutan 100 kHz. Saat ini meluruh dalam 900 picoseconds, dan peningkatan 1,1 nanoseconds. Mengesankan, terutama ketika Anda menganggap bahwa rangkaian terdiri dari satu bagian, tidak termasuk generator sinyal. Dengan generator gelombang persegi pada penghitung waktu 555, pergantian membutuhkan waktu sekitar 100 nanodetik.
Tetapi besarnya sinyal keluaran kecil, karena dioda tunneling beroperasi pada tegangan dan arus rendah.
Selanjutnya, penulis mencoba menggunakan dioda switching untuk keperluan lain - di generator. Di sini ia akan mempertahankan osilasi yang tidak terkendali di sirkuit:
Sirkuit osilasi awalnya terdiri dari satu putaran dengan diameter 9 mm dan kapasitor 2 pF. Kapasitor 10 nF menutup osilasi yang dihasilkan untuk dirinya sendiri, tidak melewatkannya ke dalam rangkaian daya. Tegangan suplai adalah 700 mV, setelah mulai generator terus bekerja ketika tegangan turun ke 330 mV.
Pada awalnya, generator bekerja pada frekuensi 295 MHz. Ketika mengganti kapasitor dalam rangkaian dengan yang lain dengan kapasitansi dalam pF, frekuensi meningkat menjadi hanya 300 MHz, yang menyiratkan bahwa kapasitansi dioda sendiri semakin menurunkan frekuensi. Setelah menghitung induktansi koil, penulis selanjutnya menghitung kapasitansi dioda sendiri - 18 pF. Lembar data mengatakan bahwa itu tidak melebihi 30 pF, dan ini ternyata demikian.
Saat mengamati fluktuasi, penting untuk tidak menambahkan kapasitas tambahan ke sirkuit. Dengan probe osiloskop 10x, kapasitansi adalah 10 pF, yang cukup untuk mengurangi frekuensi lebih lanjut. Oleh karena itu, penulis menutup input osiloskop untuk kasing, setelah menerima pengukur gulungan lainnya. Membawanya ke loop sirkuit, Anda bisa mendapatkan transformator tanpa inti. Amplitudo osilasi tidak dapat dikenali dengan cara ini, tetapi Anda dapat melihat bagaimana itu tergantung pada tegangan suplai.
Untuk meningkatkan frekuensi pembangkitan, penulis memperpendek terminal dioda dan menghubungkan kapasitor dengan pengaturan pin aksial langsung ke mereka. Koil tidak lagi diperlukan, induktansi disediakan oleh output dari komponen. Setelah menerapkan tegangan suplai 700 mV ke sirkuit, penguat dimulai pada frekuensi 581 MHz. Bagaimana cara meningkatkannya? Ambil resonator rongga?
Mungkin, tidak mudah bagi para perancang untuk bekerja dengan dioda terowongan: aturan "kami membuat amplifier - ternyata generator" berusaha keras untuk mematuhi ini. Oleh karena itu, penulis belum mencoba membuat amplifier pada dioda seperti itu.
Penulis mengambil sinyal output dengan cara yang sama, dan meskipun terlihat sempurna sinusoidal, dapat terdistorsi, hanya pada frekuensi 581 MHz, osiloskop 1 GHz tidak memiliki resolusi yang cukup untuk mendeteksi distorsi. Seperti halnya pada kasus sebelumnya, tidak mungkin untuk mengukur amplitudo secara akurat, yang berarti tidak mungkin membandingkan generator ini dengan yang sebelumnya.
Dioda terowongan sangat "halus": salah satunya gagal selama penghapusan karakteristik I - V karena amplitudo sinyal dari generator terlalu besar, dan yang lainnya karena terlalu panas selama penyolderan. Dengan delapan sisanya, penulis menangani jauh lebih hati-hati. Adalah perlu untuk menyolder dioda pada suhu tidak lebih dari 260 ° C selama tidak lebih dari 3 detik dan dengan pendingin. Penulis tidak memiliki pinset tembaga yang direkomendasikan untuk tujuan tersebut, tebal 2 mm, tetapi klip aluminium, awalnya dibeli untuk menyolder komponen germanium, muncul:
Dioda juga takut statis, di samping itu, "pengujian dioda oleh tester tidak diperbolehkan." Setelah percobaan seperti itu, penulis selamat dari dioda, tetapi selama pengujian itu tidak berdering di kedua arah. Anda perlu menentukan polaritas dari ilustrasi di lembar data.
Jika Anda akan bereksperimen dengan dioda terowongan, belilah untuk berjaga-jaga dengan margin, tetapi mulailah mengamati aturan sederhana ini segera. Dan kemudian Anda tidak akan kehilangan satu pun.