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トンネルダイオード発振器
トンネルダイオードを使用して構築された発振回路は、トンネルダイオード発振器と呼ばれます。 通常のPN接合の不純物濃度が大幅に増加すると、この*トンネルダイオード*が形成されます。 発明者にちなんで*江崎ダイオード*としても知られています。
トンネルダイオード
ダイオードの不純物濃度が増加すると、空乏領域の幅が減少し、電荷キャリアに余分な力が加わり、接合部を通過します。 空乏領域の幅が狭くなり、電荷キャリアのエネルギーが増加するため、この濃度がさらに増加すると、ポテンシャル障壁を乗り越えずにポテンシャル障壁を貫通します。 この浸透は、*トンネル*と理解されるため、*トンネルダイオード*という名前になります。
次の画像は、実用的なトンネルダイオードがどのように見えるかを示しています。
トンネルダイオードの記号は以下のとおりです。
トンネルダイオードの詳細については、リンク：/basic_electronics/index [Basic Electronics]チュートリアルを参照してください。
トンネルダイオード発振器
トンネルダイオードは、ほぼ10 GHzの非常に高い周波数の信号の生成に役立ちます。 実用的なトンネルダイオード回路は、トンネルダイオードDを介してタンク回路に接続されたスイッチS、抵抗R、および電源Vで構成されます。
ワーキング
選択される抵抗の値は、負性抵抗領域の中間でトンネルダイオードをバイアスするような方法である必要があります。 下の図は、実用的なトンネルダイオード発振器回路を示しています。
この回路では、抵抗R〜1〜はダイオードに適切なバイアスを設定し、抵抗R〜2〜はタンク回路に適切な電流レベルを設定します。 抵抗R〜p〜インダクタLとコンデンサCの並列の組み合わせは、選択された周波数で共振するタンク回路を形成します。
スイッチSが閉じられると、回路電流は一定値に向かって直ちに上昇し、その値は抵抗Rの値とダイオード抵抗によって決まります。 ただし、トンネルダイオードの電圧降下V〜D〜がピークポイント電圧V〜p〜を超えると、トンネルダイオードは負の抵抗領域に駆動されます。
この領域では、電圧V〜D〜が谷点電圧V〜v〜に等しくなるまで、電流が減少し始めます。 この時点で、電圧V〜D〜がさらに増加すると、ダイオードが正の抵抗領域に駆動されます。 この結果、回路電流が増加する傾向があります。 この回路の増加により、抵抗Rでの電圧降下が増加し、電圧V〜D〜が減少します。
V-I特性曲線
次のグラフは、トンネルダイオードのV-I特性を示しています-
曲線ABは、電圧が増加する一方で抵抗が減少するため、負性抵抗領域を示します。 曲線ABの中央にQポイントが設定されていることは明らかです。 Qポイントは、回路動作中にポイントAとBの間を移動できます。 ポイントAは*ピークポイント*と呼ばれ、ポイントBは*バレーポイント*と呼ばれます。
動作中、ポイントBに到達した後、回路電流が増加すると、抵抗Rでの電圧降下が増加し、電圧V〜D〜が減少します。 これにより、ダイオードが負の抵抗領域に戻ります。
電圧V〜D〜の減少は電圧V〜P〜に等しく、これにより1サイクルの動作が完了します。 これらのサイクルの継続は、正弦波出力を与える連続振動を生成します。
利点
トンネルダイオード発振器の利点は次のとおりです-
- スイッチング速度が高速です。
- 高周波に対応できます。
デメリット
トンネルダイオード発振器の欠点は次のとおりです-
- これらは低電力デバイスです。
- トンネルダイオードは少し高価です。
アプリケーション
トンネルダイオード発振器の用途は次のとおりです-
- リラクゼーションオシレーターで使用されます。
- マイクロ波発振器で使用されます。
- 超高速スイッチングデバイスとしても使用されます。
- ロジックメモリストレージデバイスとして使用されます。
すべての主要な正弦波発振器回路をカバーした後、今までに述べたような多くの発振器があることに注意する必要があります。 正弦波形を生成する発振器は、説明したように正弦波発振器です。
非正弦波の波形（長方形、掃引、三角波など）を生成する発振器は、リンク：/pulse_circuits/index [パルス回路]チュートリアルで詳細に説明した非正弦波の発振器です。
