隧道二极管脉冲电路 (隧道二极管应用)

隧道二极管脉冲电路由于隧道二极管的脉冲电路，结构简单，变化速度快，功耗小，因此在高速脉冲技术中得到广泛的应用，可以用隧道二极管构成双稳电路，单稳电路，多谐振荡电路，以及用作整形和分频电路等。一、隧道二极管的伏安特性及其参数隧道二极管的伏安特性[见图一（a）]是一条S型特性曲线。曲线中最大电流点P，称为峰点；最小电流点V，称为谷点，隧道二极管的主要参数：（1）峰点电压Up，约几十毫伏，谷点电压Uv，约几百毫伏（2）峰点电流Ipi，约几毫安，谷点电流Iv约几百微安（3）峰谷电流比，约为5-6，越大越好（4）谷点电容Cv，几微法至几十微法，越小越好，国产2BS4A：Up=毫伏，Ip=4毫安，峰谷电流比≥5，Cv=～微法，Uv=毫伏。

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图一、隧道二极管的伏安特性图一（b）是常用的隧道二极管脉冲电路，若选取R、E的不同数值，可作三种具有代表性的直流负载线：负载线Ⅰ图一（a)与伏安特*于低压正阻区a点，它是稳定点，用于构成单稳电路。负载线Ⅱ与伏安特性相交于负阻区的b点，它是不稳定点，用于构成多谐振荡电路。负载线Ⅲ与伏安特*于C、D、E三点，C、E为稳定点，D为不稳定点，用于构成双稳电路，因此，选取不同的静态工作点负载线，就可获得不同类型的脉冲电路。二、隧道二极管单稳态电路

图2、隧道二极管单稳态电路图2（a）是单稳态是路，若调节电位器R1，使由R1//R2及R2E/（R1+R2）作出的负载线I处于低压正阻区内，其静态工作点Q是稳定点（图2（b），这时若无触发脉冲作用，电路处于稳定状态。但在触发脉冲us作用下，负载线从I移至II，由于隧道不能停留在负阻区，及电感不允许电流突变，所以当电流I增至峰点电流时，就发生如下的恒流跃变：

各点变化的电压组成的输出波形如图2（C）所示，脉冲宽度为：ts=（L/RΣ）In[(ET-IvRΣ)/(ET-IpRΣ)](适用于工作在特性曲线低压段）式中：RΣ=RT+R1//R2，RT=Up/IpET=E[R2/(R1+R2)L≈UFts/2(Ip-Iv)脉冲前沿：tr≈Cs[(Uv-UA)/Iv]Cs为隧道二极管的结电容和分布电容，三、隧道二极管多谐振荡电路

图三、隧道二极管谐振荡器图三（a）为自激多谐振荡电路。静态工作点Q置于负阻区（见图3（b））。当接通电源后，电流I从零开始增至峰点电流，Ipo但由于静态点不稳点，加上电感不允许电流突变，所以电流增至Ip后，周而复始地进行，从而产生了快速的矩形脉冲[见图3（C）]。其参数如下：脉冲宽度：T1≈（L/RΣ）In[(UF-ET+IpRΣ1)/(Uv-ET+IvRΣ1)]脉冲间隔：T2≈(L/RΣ2)In[(ET-IvRΣ2)/ET-IpRΣ2)]式中：RΣ1=R1//R2+（UF-Uv)/(Ip-Iv)RΣ2=R1//R2+(Up/Ip),ET=E[R2/(R1+R2)]四、隧道二极管双稳态电路图4（a）为双稳态电路，它有两个稳定的静态点Q1及Q3和一个不稳定点Q2（见图4（b））。当接通电源后，电流增至IQ1就稳定下来。设触发脉冲U2经过Rs及C1作用于隧道二极管。若幅度足够大，就能把负载线推至P点外[虚线①，又由于电感存在，从P点恒流跃变至F点，再从F→Q3（当正尖脉冲消失后，负载线回至实线位置）接着，负尖脉冲又把负载线推至左边（虚线②），开始恒流跃变：即从V→M→Q1。随着正、负尖脉冲的交替作用，产生了周期的矩形波（见图4（C）

图4、隧道二极管双稳态电路五、隧道二极管与晶体管的组合使用国产的隧道二极管全都是锗材料做成的，其峰值电压约为0.伏左右，若这种锗的遂道二极管要与硅晶体管并联使用时，则遂道二极管BG2要串接反向二极管BG1（同了图5（a），反向二极管是一种变种的隧道二极管，其峰点电流特别小，正向特性与普通二极管相似，但反向电压作用时，电流急剧增加，温度特性十分稳定。

图5、隧道二极管整形电路从图5（b)可见，反向二极管与隧道二极管串接后，其组合特性：在电压较低时由反向二极管决定：在电压较高时，与硅晶体管的正向特性类似，两者之间又存在负阻区，若按图5（b）设置静态点Q1，当A为低平电平时，B为高电平（0.8伏），BG3导通，集电极电压Uc3=3伏。BG4的射极输出端Uo为零伏低电平，当A点为负电平Um时，负载线向左转移，很快地进入另一稳定点Q3。UQ3低于BG3的载止电压，故BG3载止，输出，输出Uo为高电平，约伏左右。一旦当A点回到零平时，负载线回到右边，工作点从Q3→P→F→Q1点，输出Uo又迅速回到零电平，由于隧道二极管的变化速度特别快，所以输出脉冲的前后沿很陡。晶体管示波器常用隧道二极管]作整形电路。