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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Calcul simplifié de la caractéristique courant-tension d'un équivalent de diode lambda. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Calculs radioamateurs Dans les années 1, des articles ont commencé à paraître dans divers magazines décrivant un élément très intéressant de la technologie électronique - l'équivalent d'une diode lambda (ELD). Il s'agit d'une paire de transistors à effet de champ spécialement connectés avec des jonctions pn de différents types et possède une caractéristique courant-tension (VC) similaire à la caractéristique I-V d'une diode tunnel, mais sans la deuxième branche de résistance positive. Contrairement à une diode tunnel, l'ELD s'éteint à une tension dépassant la tension de coupure Uclose, de sorte que le courant qui le traverse chute à plusieurs picoampères. Le circuit ELD est illustré à la figure 2 et sa caractéristique courant-tension est illustrée à la figure XNUMX.
En utilisant un ELD, il est facile de mettre en œuvre à la fois des solutions de circuit caractéristiques d'une diode tunnel et des dispositifs complètement originaux, comme le montrent [1], [2], [3], [4]. Le magazine « Radio » a également abordé ce sujet (voir [5], [6]. La large distribution des dispositifs basés sur les ELD est entravée par la complexité du calcul des caractéristiques I–V d'un ELD à l'aide des paramètres connus des transistors à effet de champ qu'il contient, qui à son tour est déterminée par la complexité de l'approximation des I– Caractéristiques V d'un transistor à effet de champ [7], [8]. C'est précisément pour cette raison que les formules de calcul des paramètres de base de l'ELD n'ont pas encore été obtenues, qui peuvent dans la plupart des cas être utilisées à la place des caractéristiques courant-tension lors du calcul de divers appareils sur l'ELD. Ces paramètres incluent le courant maximum traversant l'ELD (Imax) ; la tension à laquelle ce courant apparaît (Umax) ; tension de blocage (Uclosed); résistance négative différentielle de l'ELD (-rd); coordonnées du point d'inflexion de la branche de résistance négative de la caractéristique courant-tension de l'ELD (Uper, Iper). Ayant des formules reliant les paramètres ci-dessus de l'ELD avec les paramètres des transistors à effet de champ inclus, vous pouvez facilement sélectionner la paire de transistors souhaitée, ainsi que calculer le générateur, l'amplificateur et tout autre appareil sur l'ELD. Cet article décrit un calcul approximatif du CVC d'un ELD symétrique et de ses paramètres. Pour obtenir une expression approximative de la caractéristique courant-tension d'un ELD, nous tenons compte du fait que chaque transistor d'un ELD symétrique fonctionne jusqu'à ce qu'il soit complètement bloqué à des tensions drain-source ne dépassant pas la tension de coupure de ce transistor (et de sa paire , puisque nous les considérons comme identiques). Dans ces conditions, la dépendance du courant traversant le transistor à effet de champ sur la tension drain-source peut être approximativement considérée comme linéaire, les tensions Uс1=Uз2=U/2 et Uс2=Uз1=-U/2 sont égales en amplitude, et alors la caractéristique courant-tension du transistor à effet de champ peut être décrite par une formule simple : Ic=(Usi/Rm)(1- |Usi/2Uots|)2 (1) où Usi est la tension drain-source du transistor à effet de champ (dans le cas d'un ELD symétrique, comme le montre la figure 1, Usi = U/2), Uzi est la tension grille-source, Uots est la tension de coupure du transistor à effet de champ, et Rm est la résistance du transistor à effet de champ dans la section initiale de la caractéristique courant-tension à Ui=0 au voisinage du point Usi=0, Ic=0 : Rm = dUci/dIc. Une telle expression simplifiée de la caractéristique courant-tension d'un transistor à effet de champ convient au calcul de la caractéristique courant-tension d'une diode lambda lorsque |Usi|< |Uots|. D'après la figure 1, il est clair que la caractéristique courant-tension de l'électrode est décrite dans ce cas par l'expression I(U)=c(U/2)=(U/2Rm)(1-|U/2Uots|)2. (2) Considérant que pour un ELD symétrique |Usi|=|Uzi|, on peut approximativement supposer Rm=dUzi/dIc=1/Smax, où Smax est la transconductance maximale du transistor à effet de champ, qui peut être extraite d'un ouvrage de référence ou mesurée. Ensuite, l'expression de la caractéristique I-V de l'ELD ne contiendra que les paramètres connus des transistors à effet de champ : (U)=1/2 USmax(1-|U/2Uots|)2 (3). En différenciant l'expression (3) par rapport à U, on peut trouver les arguments pour lesquels cette fonction a des extrema. Ue1=Uzap=2|Uots|, qui correspond aux données de [8], où l'approximation de la caractéristique I–V d'un transistor à effet de champ par des fonctions complexes a été utilisée pour le calcul, et Uе2=Umax=2|Uots|/3. (4) L'expression de Umax n'a pas été obtenue dans [8], mais à partir du graphique caractéristique courant-tension disponible ici, on peut voir que les résultats du calcul coïncident ici aussi. En substituant la valeur de Umax de (4) en (2) ou en (3), on obtient Imax=4Uots/27Rm~ 0,15Uots/Rm, ou Imax=4UotsSmax/27~ 0,15UotsSmax. Des expériences ont montré que la valeur calculée de Im ax de la valeur expérimentale pour les paires de transistors KP303 et KP103, sélectionnées en fonction des paramètres Smax et Uots, ne diffère pas de plus de 10 %. Ensuite, vous pouvez déterminer le point d'inflexion sur la branche négative de la caractéristique courant-tension en trouvant d'abord d2I/dU2=(1/UотсRm)(3U/4U отс-1). (5) En égalant l'expression (5) à zéro et en résolvant l'équation résultante, nous déterminons Supérieur \u4d 3Uots / XNUMX, Iper=2Uots/27Rm=Imax/2, ce qui est également en bon accord avec le graphique de [8] et les résultats d'expériences menées par l'auteur. Ensuite, nous définissons - rd=-6Rm=-6/Smax. Pour un ELD asymétrique sur transistors à effet de champ avec différents paramètres, vous pouvez également calculer les caractéristiques courant-tension en utilisant l'expression (2) ou (3) et obtenir un système d'équations en utilisant la méthode de [8], mais avec des expressions beaucoup plus simples . L'accord entre les résultats de calcul et les données expérimentales est tout à fait satisfaisant. La résolution d’un système d’équations est facile à faire sur n’importe quelle calculatrice ou ordinateur programmable. Cependant, il n’a pas été possible d’obtenir des expressions explicites pour les principaux paramètres de l’ELD asymétrique. L'auteur exprime l'espoir que la possibilité de calculer facilement les paramètres d'un ELD sur la base des paramètres de ses transistors à effet de champ incitera les radioamateurs à créer un certain nombre de dispositifs utilisant cet élément prometteur. littérature 1. Kano, G. La diode lambda : dispositif polyvalent à résistance négative. "Electronics", 48 (1975), n° 13, p.105-109. Auteur : Vasily Agafonov ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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Commentaires sur l'article : invité Les meilleurs oscillateurs de la plus haute qualité ne fonctionnent que sur des diodes lambda. C'est le meilleur schéma de tous les temps !
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