Хоть и туннельным, но всё же диодом его называют из-за наличия p-n-перехода. Однако высокая концентрация легирования, превосходящая почти в 1000 раз по сравнению с обычными диодами, позволяет пропускать ток в обе стороны. Какой это диод? Кстати, он имеет свойство старения. Это и предстоит рассмотреть в данной статье.
Вольтамперная характеристика туннельного диода
Вольтамперная характеристика туннельного диода изображена на рисунке красным цветом. Для сравнения синим цветом изображена кривая для выпрямительного диода. Сильное легирование области вырожденного полупроводника вызывает резкий подъём тока при подаче напряжения смещения до определённого значения Umax — область 0-А.
Этот участок вольтамперной характеристики используется для усиления высокочастотных сигналов. Дальнейшее повышения напряжения приводит к падению тока — участок А-Б. На этом промежутке вольтамперной характеристики носители заряда встречают потенциальный барьер. Эта часть ВАХ имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Последующее увеличение напряжения приводит к росту тока, как и у обычного диода.
Из-за того, что прямой ток не зависит от диффузии и дрейфа электронов, прибор не имеет инерционных свойств. Следовательно, время нарастания разности потенциала на туннельном диоде очень мало, и он может работать как высокочастотный усилитель тока. В своё время это был чуть ли не единственный прибор, способный усиливать сигналы частотой в несколько ГГц.
Подача напряжения смещения до Umin при наличии балансного сопротивления в цепи (сюда входит и индуктивное сопротивление длинных выводов) вводит диод в генерацию. Поэтому туннельные диоды используются в качестве генераторов, управляемых напряжением. Также применяются в качестве синхронизаторов для современных калибраторов высокоскоростных осциллографов.
Как проверить туннельный диод?
Туннельные диоды обычно не проверяют, потому что повторно не используют, со временем их свойства могут измениться. В случае необходимости используют или меняют на заведомо исправные экземпляры. При «прозвонке» тестером работоспособный полупроводник имеет низкое сопротивление. Выявить его исправность по петле вольтамперной характеристики не удастся, так как туннельный диод тут-же превратится в генератор из-за паразитных ёмкостных и индукционных связей. Тем, которым приходится сталкиваться с этими полупроводниковыми приборами, можно изготовить простой специальный пробник для проверки туннельных диодов (см. Картинка 2).
В качестве звукового индикатора используется ДЭМ-4М, сопротивлением обмотки 600 Ом или любой другой высокоомный. Главное условие — активное сопротивление L1 должно быть не более 5 Ом, а Bf1 не менее 100 Ом.
Напряжение рабочей точки (Картинка 2), подаваемое на анод туннельного диода, находится на падающем участке вольтамперной характеристики. При использовании диода Д7А в качестве стабистора генерация возникает практически у всех диодов туннельного типа.