Вольтамперная характеристика туннельного диода

При U=0 ток равен нулю. Увеличения прямого напряжения до 0,1 В дает возрастание прямого туннельного диода до максимума (точка А), дальнейшее увеличение прямого напряжения до 0,2 В сопровождается уменьшением туннельного тока. Поэтому в точке Б получается минимум тока и характеристика имеет падающий участок АБ, для которого характерно отрицательное сопротивление переменному току.

После этого участка ток снова возрастает за счет диффузионного прямого тока, характеристика которого на рисунке 5.6, показана штриховой линией. Обратный ток получается такой же как прямой т.е. во много раз больше чем у обычных диодов. Туннельный переход электронов через потенциальный барьер происходит в чрезвычайно малые промежутки времени: 10^-12 - 10^-14 .

Поэтому туннельные диоды хорошо работают на сверх высоких частотах. Например можно генерировать и усиливать колебания с частот до десятков и даже сотен гигагерц. Основные параметры туннельных диодов- ток максимума I_max, ток минимума I_min., напряжения максимума U₁ наибольшее напряжения U_{3 и} напряжения минимума U₂. Разность ∆U = U₃-U₁ называется напряжением переключения или напряжением скачка.

Включая туннельный диод в различные схемы, можно его отрицательным сопротивлением компенсировать положительное активное сопротивление (если рабочая точка будет находиться на участке АБ) и получить режим усиления или генерации колебаний. Например в обычном колебательном контуре за счет потерь всегда имеется затухание. Но с помощью отрицательного сопротивления туннельного диода можно уничтожить потери в контуре и получить не затухающие колебания.

Простейшую схему генератора можно объяснить следующим образом. При включении питания в контуре LC возникают свободные колебания. Без туннельного диода они бы затухли. Напряжение Е выбрано таким образом, чтобы рабочая точка была на падающем участке характеристики. Пусть вовремя одного полупериода переменное напряжение контура имеет полярность показанную знаками «+» и «-» без кружков (знаки «+» и «-» в кружках относятся к постоянным напряжениям).

Напряжения от контура подается на диод и является для него обратным. Поэтому прямое напряжение на диоде уменьшается. Но за счет работы диода на падающем участке характеристики ток возрастает т.е. пройдет дополнительный импульс тока, который добавит энергично в контур. Если эта дополнительная энергия достаточна для компенсации потерь, то колебания в контуре станут незатухающие.