Спрощений розрахунок ВАХ еквіваленту лямбда-діода. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Спрощений розрахунок ВАХ еквіваленту лямбда-діода. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматорські розрахунки

Коментарі до статті

Ще у сімдесятих роках у різних журналах стали з'являтися статті, що описують дуже цікавий елемент електронної техніки – еквівалент лямбда-діода (ЕЛД). Він є особливим чином включеною парою польових транзисторів з pn-переходами різного типу і має вольт-амперну характеристику (ВАХ), схожу на ВАХ тунельного діода, але без другої гілки позитивного опору. На відміну від тунельного діода, ЕЛД при напрузі, що перевищує напругу замикання Uзакр, виявляється закритим, так що струм через нього падає до кількох пикоампер. Схема ЕЛД представлена на рис.1, а його ВАХ зображена на рис.2.

Спрощений розрахунок ВАХ еквівалента лямбда-діода

За допомогою ЕЛД легко реалізувати як схемні рішення, характерні для тунельного діода, так і своєрідні пристрої, як це показано в [1], [2], [3], [4]. Журнал " Радіо " також звертався до цієї теми (див. [5], [6].

Широкому поширенню пристроїв на ЕЛД заважає складність розрахунку ВАХ ЕЛД за відомими параметрами польових транзисторів, що входять в нього, що в свою чергу визначається складністю апроксимації ВАХ польового транзистора [7], [8].

Саме через це досі не були отримані формули для розрахунку основних параметрів ЕЛД, якими можна в більшості випадків обходитися замість ВАХ при розрахунку різних пристроїв на ЕЛД. До таких параметрів слід зарахувати максимальний струм через ЕЛД (Imax); напруга, у якому має місце цей струм (Umax); напруга замикання (Uзакр); диференціальний негативний опір ЕЛД (-rд); координати точки перегину гілки негативного опору ВАХ ЕЛД (Uпер, Iпер) Маючи формули, що пов'язують перелічені вище параметри ЕЛД з параметрами польових транзисторів, що входять до нього, можна легко підібрати потрібну пару транзисторів, а також розрахувати генератор, підсилювач та будь-який інший пристрій ЕЛД.

У цій статті описується наближений розрахунок ВАХ симетричного ЕЛД та його параметрів.

Для отримання наближеного виразу для ВАХ ЕЛД врахуємо, що кожен транзистор в симетричному ЕЛД працює до моменту повного замикання при напругах сток-витік не перевищує напруги відсічення цього транзистора (і його пари, тому що ми вважаємо їх однаковими). За цих умов залежність струму через польовий транзистор від напруги сток-витік можна приблизно вважати лінійною, напруги Uсі1=Uзі2=U/2 і Uсі2=Uзі1=-U/2 рівними по модулю, і тоді ВАХ польового транзистора можна описати простою формулою:

Ic=(Uсі/Rm)(1- |Uзі/2Uотс|)² (1)

де Uсі - напруга сток-витік польового транзистора, (у разі симетричного ЕЛД, як видно з рис.1, Uсі = U/2), Uзі - напруга затвор-витік, Uотс - напруга відсікання польового транзистора, а Rm - опір польового транзистора на початковій ділянці ВАХ при Uзі = 0 на околицях точки Uсі = 0, Iс = 0:

Rm=dUсі/dIc.

Такий спрощений вираз для ВАХ польового транзистора придатний для розрахунку ВАХ лямбда-діода, коли |Uсі|< |Uотс|. З рис.1 видно, що ВАХ ЕЛД описується у разі виразом

I(U)=c(U/2)=(U/2Rm)(1-|U/2Uотс|)². (2)

З огляду на, що з симетричного ЭЛД |Uси|=|Uзи|, можна приблизно вважати

Rm=dUзі/dIc=1/Smax,

де Smax – максимальна крутість польового транзистора, яку можна взяти з довідника або виміряти. Тоді вираз для ВАХ ЕЛД міститиме лише відомі параметри польових транзисторів:

(U)=1/2 USmax(1-|U/2Uотс|)² (3).

Продиференціювавши вираз (3) U, можна знайти аргументи, при яких ця функція має екстремуми.

Uе1 = Uзап = 2 | Uотс |,

що відповідає даним з [8], де для розрахунку використана апроксимація ВАХ польового транзистора складними функціями, та

Uе2 = Umax = 2 | Uотс | /3. (4)

Вираз для Umax [8] не отримано, але за наявним там графіком ВАХ можна бачити, що і тут має місце збіг результатів розрахунку.

Підставивши значення Umax з (4) до (2) або (3), отримаємо

Imax=4Uотс/27Rm~ 0,15Uотс/Rm,

або

Imax=4UотсSmax/27~ 0,15UотсSmax.

Експерименти показали, що розрахункове значення Im ax від експериментального для пар транзисторів КП303 та КП103, відібраних за параметрами Smax та Uотс, відрізняється не більше ніж на 10%. Далі можна визначити точку перегину на негативній гілки ВАХ, знайшовши попередньо

d²I/dU²=(1/UотсRm)(3U/4U отс-1). (5)

Прирівнявши до нуля вираз (5) і вирішивши отримане рівняння, визначимо

Uпер=4Uотс/3,

Iпер=2Uотс /27Rm =Imax/2,

що також добре узгоджується з графіком з [8] та результатами експериментів, проведених автором.

Далі визначаємо

- rд=-6Rm=-6/Smax.

Для асиметричного ЕЛД на польових транзисторах з різними параметрами можна розрахувати ВАХ, скориставшись виразом (2) або (3) і отримавши систему рівнянь, за методикою з [8], але з набагато простішими виразами. Збіг результатів розрахунку з експериментальними даними – цілком задовільний. Рішення системи рівнянь легко провести на будь-якому програмованому калькуляторі чи комп'ютері. Однак для основних параметрів асиметричного ЕЛД не вдалося отримати вирази у явному вигляді.

Автор висловлює надію, то можливість легко розрахувати параметри ЕЛД за параметрами польових транзисторів, що входять до нього, послужить стимулом для створення радіоаматорами цілого ряду пристроїв із застосуванням цього перспективного елемента.

література

1. Kano, G. Lambda diode: versatile №egative-resistance device. "Electronics", 48 (1975) №13, p.105-109.
2.Ходоунек, Комплементарні польові транзистори з переходом у двочастотному генераторі. "Електроніка", 1975 №22, с.60.
3. Дияконов В.П., Семенова О.В. Перемикаючі пристрої на лямбда-транзисторах. "Прилади та техніка експерименту", 1977, №5, с.96.
4. Пташник І. VFO з електронною перебудовою. "Радіоаматор", 1993 №9, с.38.
5. Нечаєв І. Лямбда-діод та його можливості. "Радіо", 1984 №2, с.54
6. Нечаєв І. Щуп-генератор на аналогі лямбда-діода. "Радіо", 1987 №4, с.49.
7. Takashi T. Approximation of function field-effect transistor characteristics by hyperbolic function, IEEE Journal of solid-state circuits. 1978, v.13 №5, p.724-726.
8. В.І.Молотков, Є.І.Потапов. Дослідження ВАХ малопотужних польових транзисторів та лямбда-діодів та розрахунок амплітуд автогенератора на лямбда-діоді. "Радіоелектроніка", 1991, т.34 №11, с.108-110.

Автор: Василь Агафонов; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Радіоаматорські розрахунки.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Захищений смартфон Cat S32 13.01.2020

Американська компанія Caterpillar презентувала новий захищений смартфон Cat S32.

Новинка відповідає сертифікації IP68 та американському військовому стандарту MIL-STD-810G. Це означає, що гаджет зовсім не боїться пилу, здатний витримувати занурення на глибину не більше 1 метра тривалістю не більше 30 хвилин, а також протистояти перепадам тиску та температури, вібрації, трясці та іншим тяготам та негараздам. А ще Cat S32 без проблем переживе падіння на тверду поверхню із висоти 1,8 метра.

Смартфон отримав 5-дюймовий дисплей роздільною здатністю HD+, чотириядерний процесор Mediatek Helio A20 частотою 1,8 ГГц, 3 Гбайт оперативної та 32 Гбайт постійної пам'яті. Камери - 5-мегапіксельна спереду та 13-мегапіксельна ззаду.

Новинка надійде у продаж за орієнтовною ціною 300 євро.

Інші цікаві новини:

▪ Імплант поверне людині тактильні відчуття

▪ Гідрогель та сонячне світло зможуть опрісняти воду

▪ Акумулятор для гаджетів заряджається за одну хвилину

▪ Охолодження мікросхем плазмовим віялом

▪ Розумний годинник Watch від Apple

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Посадові інструкції. Добірка статей

▪ стаття Пізнай самого себе. Крилатий вислів

▪ стаття Чому хмари мають різну форму? Детальна відповідь

▪ стаття Реп'ях. Легенди, вирощування, способи застосування