C sẽ là: Z1 = ch1 Z
DẪN SIÊU CAO TẦN
7.5.2. Đặc tính điện trở âm
Ta có thể phân cực diode tunnel ở 3 loại đường tải khác nhau, tương ứng với 3 chế độ hoạt động (hình 7.4).
Với đường tải lưỡng ổn cắt đặc tuyến I(V) ở ba điểm a, b, c, ta nhận thấy chỉ có điểm a và c là tương ứng với trạng thái ổn định của mạch điện, nghĩa là khi mạch điện đã tồn tại ở trạng thái này thì nó sẽ tồn tại mãi mãi ở trạng thái đó nếu khơng có tác nhân kích thích từ bên ngồi. Điểm b tương ứng với trạng thái không ổn định, nghĩa là mạch điện sẽ tự động chuy ển sang trạng thái khác nếu đang tồn tại ở trạng thái khơng ổn định. Vì lúc này diode tunnel có 2 trạng thái ổn định nên đượ c gọi là lưỡng ổn và có thể đựơc dùng trong các mạch flip-flop, giao hốn, v.v…
Hình 7.4
Với đường tải đơn ổn cắt đặc tuy ến I(V) chỉ ở điểm a (trạng thái ổn định), dù ban đầu diode tunnel đang ở điểm hoạt động khác nhau như ng sau đó sẽ nhanh chóng chuyển sang trạng thái về điểm a và giữ nguyên mãi mãi ở trạng thái đó nếu khơng có tác nhân kích thích từ bên ngồi. Ta nói rằng trạng thái này là đơn ổn, đựơc dùng trong các mạch tạo xung theo nhịp điều khiển.
Vớ i đường tải bất ổn cắt đặc tuyến I(V) chỉ ở điểm b (vùng điện trở âm của đặc tuyến), mạch điện s ẽ không th ể tồn tại lâu ở trạng thái này mà liên tục thay đổi điểm hoạt động chung quanh b, tạo ra các dao động điện tần số cao. Ta nói rằng trạng thái này là bất ổn, được dùng trong các mạch khuếch đại hoặc dao động siêu cao tần.
Điện dẫn âm – g hoặc điện trở âm – Rn của diode tunnel đươc định nghĩa trên đặc tuyến
I(V) như sau:
− g = − R1 = ∂∂VI (7.5.1)
n
Hình 7.5
Mạch điện tương đương của một diode tunnel được vẽ ở hình 7.5. Điện trở RS và điện cảm LS tượng trưng cho các thông số của dây nối chân linh kiện từ bên ngoài. Tụ C là điện dung vùng tiếp xúc của diode thường được đo tại điểm thung lũng Vv trên đặc tuyến.
Các giá trị tiêu biểu:
-Rn = - 30 Ohm C = 20 pF
Rs = 1 Ohm Ls = 5nH
Từ hình 1.5, ta suy ra tổng trở tương đương Zin của diode là:
j (−R )− ω C Zin = Rs + jωLs + n − R − j n ω C Rn ωRn2C = Rs −1 + (ωR C)2 + j ωLs −1+ (ωR C)2 (7.5.2) n n
Tần số cắt, tại đó trở kháng Zn của diode tunnel là thuần kháng được suy ra từ (7.5.2):
fc = 1 R
n −1 (7.5.3)
2πRnC Rs
Tần số cắt, tại đó trở kháng Zin là thuần trở (âm hoặc dương) là:
fr = 1 R2C −1 n (7.5.4) 2πRnC Ls Tóm tắt chương 7
Chương 7 giới thiệu về một số linh kiện bán dẫn và đèn điện tử được sử dụng phổ biến trong mạch siêu cao tần. Đó là: diode PIN, diode Tunnel, đèn Klystron trực xạ, đèn Klystron phản xạ, đèn sóng chạy.
Đố i vớ i mỗi loại linh kiện, sinh viên cần nắm bắt được: cấu tạo, nguyên lý hoạt động. Do thời lượng của chương trình có hạn nên tài liệu này khơng đề cập đến các ứng dụng của các linh kiện trên.
Bài tập chương 7
1. So sánh cấu tạo của đèn Klystron trực xạ và phản xạ.
2. So sánh nguyên lý hoạt động của đèn Klystron trực xạ và phản xạ. 3. So sánh nguyên lý hoạt động của diode PIN và diode tunnel.
4. (Câu hỏi mở) Hãy tìm các linh kiện bán dẫn có nguyên lý hoạt động gần giống với đèn Klystron. So sánh ưu và nhược điểm của linh kiện đó với đèn Klystron.
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: 3