Конструкция туннельных диодов и уго.

а) б)

Рис. Типоразмеры диодов и обозначение туннельного а) и обращённого б) диодов

Области применения туннельных и обращенных диодов.

Наибольшее распространение на практике получили туннельные диоды из Ge, GaAs, а также из GaSb. В силу того что туннельные диоды в некотором интервале напряжений смещения имеют отрицательное дифференциальное сопротивление и обладают очень малой инерционностью, их применяют в качестве активных элементов в высокочастотных усилителях электрических колебаний, генераторах и переключающих устройствах., они работают на частотах, во много раз превышающих частоты работы тетродов, -- до 30-100 ГГц.

Обращенный диод - это туннельный диод без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Высокая нелинейность вольтамперной характеристики при малых напряжениях вблизи нуля (зарядка микровольт) позволяет использовать этот диод для детектирования слабых сигналов в СВЧ-диапазоне.

Получение целевых продуктов путем электролиза позволяет сравнительно просто (регулируя силу тока) управлять скоростью и направленностью процесса, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых "мягких", так и в предельно "жестких" условиях окисления или восстановления, получая сильнейшие окислители и восстановители. Путем электролиза производят Н2 и О2 из воды, С12 из водных растворов NaCl, f 2 из расплава KF в KH2F3. Гидроэлектрометаллургия - важная отрасль металлургии цветных металлов (Си, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Cd, Zn); она применяется также для получения благородных и рассеянных металлов, Мп, Сг. Электролиз используют непосредственно для катодного выделения металла после того, как он переведен из руды в раствор, а раствор подвергнут очистке. Такой процесс называется электроэкстракцией. Электролиз применяют также для очистки металла - электролитического рафинирования (электрорафинирование). Этот процесс состоит в анодном растворении загрязненного металла и в последующем его катодном осаждении. Рафинирование и электроэкстракцию проводят с жидкими электродами из ртути и амальгам (амальгамная металлургия) и с электродами из твердых металлов.

Схемы включения туннельных диодов.

На рис. 1, 2 и 3 представлены три различных схемных применения генератора на туннельном диоде. Изображенный на рис.1 ЧМ передатчик очень прост и обеспечивает надежный прием в радиусе 10— 30 м при использовании штыревой антенны и ЧМ приемника средней чувствительности. Ввиду того, что схема модуляции передатчика простейшая, выходной сигнал несколько искажен, и, кроме частотной модуляции, получаемой за счет измене-нения синхронно с сигналом микрофона собственной частоты генератора, имеется значительная амплитудная модуляция. Сильно увеличивать выходную мощность такого передатчика нельзя, так как он является источником помех. Такой передатчик можно использовать какпереносный радиомикрофон, вызывное или переговорное устройство для малых расстояний.

Рис. 1. Простейший передатчик на туннельном диоде. Катушка L содержит 10 витков провода ПЭЛ 0,2.

Принцип действия гетеродина (рис. 2) такой же, как и предыдущего передатчика. Отличительной особенностью ее является неполное включение контура. Это сделано с целью улучшения формы и стабильности генерируемых колебаний. «Идеальная» синусоида может быть получена при на практике небольшие нелинейные искажения неизбежны.

Рис. 2. Гетеродин на туннельном диоде L=200 мкгн.

Изображенный на рис. 3 камертонный генератор звуковой частоты может использоваться, как эталон для настройки музыкальных инструментов или телеграфный зуммер. Генератор может работать и на диодах с меньшими токами максимума. В этом случае должно быть увеличено число витков в катушках, а динамический громкоговоритель включен через усилитель. Для нормального функционирования генератора полное омическое сопротивление (r+ r катушки) должно быть меньше ¦ — Rg ¦, а положение ножек камертона относительно магнитного сердечника тщательно юстировано.

Рис. 3. Генератор звуковой частоты на туннельном диоде 1 — камертон на частоту 440гц, 2 — магнитный сердечник; ТД — туннельный диод из арсенида галлия с током Iмакс=70ма; r = 9 ом; L1=L2=196 мкгн —индуктивность катушки без сердечника; К—ключ; Гр—громкоговоритель.

Чтобы рабочая точка диода попала на участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, необходим источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением.

Величина этого сопротивления в большинстве случаев колеблется в пределах от нескольких десятков ом до нескольких ом. Если сопротивление, включенное последовательно с туннельным диодом, оказывается больше 2,5Rд, то рабочая точка не может устойчиво находиться на участке с отрицательным сопротивлением.

Для питания устройств на туннельных диодах применяется схема, приведенная на рис.4. Величина сопротивления шунта Rш выбирается из условия Rш=(0,2-0,3)Rд Сопротивление R2 предохраняет диод и шунт Rш от повреждений при полном выведении сопротивления R1.

Рис. 4 Схема смещения туннельного диода по постоянному току.

Источником питания могут быть аккумуляторы или батареи с большой емкостью. В этом случае выбранная рабочая точка будет более устойчива во времени.