Na eletrônica moderna, os diodos de túneis são suplantados por componentes mais convenientes para resolver os mesmos problemas. Mas por que não experimentar um elemento ativo que já foi considerado um dos mais rápidos?
Os diodos dos túneis são divididos nos destinados a amplificadores, geradores de pulsos e circuitos principais. De acordo com a
ficha técnica , os diodos da série 3I306 foram projetados para uso em dispositivos de comutação. O gráfico mostra a dependência da queda de tensão através do diodo na corrente através dele em uma parte reta da característica I - V:
O caracterógrafo do autor é improvisado, consiste em um gerador de sinal, um resistor de 10 ohms e um osciloscópio. Nesse caso, ocorre um erro: um canal do osciloscópio mede a tensão total em todo o circuito serial do diodo e do resistor e o outro apenas no resistor (a corrente pode ser indiretamente determinada a partir da segunda dessas tensões). É possível calcular a queda de tensão apenas no diodo exportando as curvas para um arquivo CSV e gerando os gráficos em Python com matplotlib.
Um exemplo da característica I-V de um diodo de túnel em uma tela de osciloscópio:
Inicialmente, a corrente através do diodo aumenta para aproximadamente 11 mA até a tensão subir para 150 mV, depois diminui acentuadamente para 500 μA e aumenta novamente. Esta é a área de resistência diferencial negativa em que a corrente diminui com o aumento da tensão.
Para estudar a operação do diodo no dispositivo de comutação, o autor o conectou a dois conectores BNC. Seus casos são conectados juntos e um diodo é conectado entre os contatos centrais. O sinal do gerador com uma impedância de saída de 50 Ohms é alimentado através do diodo para o osciloscópio com a mesma impedância de entrada:
O comportamento do diodo é independente da forma de onda. Quando a tensão excede o limite, ocorre a comutação. O autor aplicou um sinal triangular com uma frequência da ordem de 100 kHz. A corrente decai em 900 picossegundos e o aumento em 1,1 nanossegundos. Impressionante, especialmente quando você considera que o circuito consiste em uma parte, sem contar o gerador de sinal. Com um gerador de onda quadrada no timer 555, a comutação leva cerca de 100 nanossegundos.
Mas a magnitude do sinal de saída é pequena, uma vez que os diodos de tunelamento operam em baixas tensões e correntes.
Além disso, o autor tenta usar um diodo de comutação para outros fins - no gerador. Aqui ele manterá oscilações não atenuadas no circuito:
O circuito de oscilação consistia inicialmente em uma volta com um diâmetro de 9 mm e um capacitor de 2 pF. Um capacitor de 10 nF fecha as oscilações geradas para si mesmo, não as passando para o circuito de potência. A tensão de alimentação é de 700 mV, após a partida, o gerador continua a funcionar quando a tensão cai para 330 mV.
A princípio, o gerador trabalhava a uma frequência de 295 MHz. Ao substituir o capacitor no circuito por outro com capacitância em pF, a frequência aumentou para apenas 300 MHz, o que implica que a capacitância do diodo diminuiu ainda mais a frequência. Tendo calculado a indutância da bobina, o autor calculou ainda a capacitância do diodo - 18 pF. A folha de dados diz que não excede 30 pF, e acabou sendo assim.
Ao observar as flutuações, é importante não adicionar capacidade adicional ao circuito. Com uma sonda de osciloscópio de 10x, a capacitância é de 10 pF, o que é suficiente para reduzir ainda mais a frequência. Portanto, o autor fechou a entrada do osciloscópio no estojo, após receber outra medição de bobina. Trazendo-o para o circuito do circuito, você pode obter um transformador sem núcleo. A amplitude da oscilação não pode ser reconhecida dessa maneira, mas você pode ver como isso depende da tensão de alimentação.
Para aumentar a frequência de geração, o autor encurtou os terminais do diodo e conectou um capacitor com um arranjo de pinos axiais diretamente a eles. A bobina não é mais necessária, a indutância é fornecida pelas saídas dos componentes. Após aplicar uma tensão de alimentação de 700 mV ao circuito, o laser começou a uma frequência de 581 MHz. De que outra forma aumentá-lo? Pegue um ressonador de cavidade?
Provavelmente, não foi fácil para os projetistas trabalharem com diodos de túneis: a regra "construímos um amplificador - acontece que o gerador" estava se esforçando para ser respeitada aqui. Portanto, o autor ainda não tentou fazer um amplificador nesse diodo.
O autor pegou o sinal de saída da mesma maneira e, embora pareça perfeitamente sinusoidal, pode ser distorcido, apenas a uma frequência de 581 MHz, o osciloscópio de 1 GHz não possui resolução suficiente para detectar distorção. Assim como no caso anterior, não é possível medir com precisão a amplitude, o que significa que não será possível comparar esse gerador com o anterior.
Os diodos do túnel são muito "delicados": um deles falhou durante a remoção da característica I - V devido à amplitude do sinal do gerador muito grande e o outro ao superaquecimento durante a soldagem. Com os oito restantes, o autor lidou com muito mais delicadeza. É necessário soldar o diodo a uma temperatura não superior a 260 ° C por mais de 3 segundos e com um dissipador de calor. O autor não possui pinças de cobre recomendadas para tais fins, com 2 mm de espessura, mas surgiu um clipe de alumínio, originalmente comprado para soldar componentes de germânio:
Os diodos também têm medo de estática; além disso, "o teste de diodo por um testador não é permitido". Após esse experimento, o autor sobreviveu ao diodo, mas durante o teste ele não tocou em nenhuma direção. Você precisa determinar a polaridade da ilustração na folha de dados.
Se você quiser experimentar diodos de túnel, compre-os apenas com uma margem, mas comece a observar essas regras simples imediatamente. E então você não perderá um único.