隧道二极管脉冲电路原理及应用电路

由于隧道二极管的脉冲电路，结构简单，变化速度快，功耗小，因此在高速脉冲技术中得到广泛的应用，可以用隧道二极管构成双稳电路，单稳电路，多谐振荡电路，以及用作整形和分频电路等。

一、隧道二极管的伏安特性及其参数
隧道二极管的伏安特性[见图一（a）]是一条S型特性曲线。曲线中最大电流点P，称为峰点；最小电流点V，称为谷点，隧道二极管的主要参数：
（1）峰点电压Up，约几十毫伏，谷点电压Uv，约几百毫伏
（2）峰点电流Ipi，约几毫安，谷点电流Iv约几百微安
（3）峰谷电流比，约为5-6，越大越好
（4）谷点电容Cv，几微法至几十微法，越小越好，国产2BS4A：Up=80毫伏，Ip=4毫安，峰谷电流比≥5，Cv=10～15微法，Uv=280毫伏。

                 图一、隧道二极管的伏安特性 
图一（b）是常用的隧道二极管脉冲电路，若选取R、E的不同数值，可作三种具有代表性的直流负载线：
负载线Ⅰ图一（a)与伏安特性交于低压正阻区a点，它是稳定点，用于构成单稳电路。
负载线Ⅱ与伏安特性相交于负阻区的b点，它是不稳定点，用于构成多谐振荡电路。
负载线Ⅲ与伏安特性交于C、D、E三点，C、E为稳定点，D为不稳定点，用于构成双稳电路，因此，选取不同的静态工作点负载线，就可获得不同类型的脉冲电路。

二、隧道二极管单稳态电路

                图2、隧道二极管单稳态电路 
图2（a）是单稳态是路，若调节电位器R1，使由R1//R2及R2E/（R1+R2）作出的负载线I处于低压正阻区内，其静态工作点Q是稳定点（图2（b），这时若无触发脉冲作用，电路处于稳定状态。但在触发脉冲us作用下，负载线从I移至II，由于隧道不能停留在负阻区，及电感不允许电流突变，所以当电流I增至峰点电流时，就发生如下的恒流跃变： 

 
各点变化的电压组成的输出波形如图2（C）所示，脉冲宽度为：
ts=（L/RΣ）In[(ET-IvRΣ)/(ET-IpRΣ)](适用于工作在特性曲线低压段）
式中：RΣ=RT+R1//R2，RT=Up/Ip
ET=E[R2/(R1+R2)
L≈UFts/2(Ip-Iv)
脉冲前沿：tr≈Cs[(Uv-UA)/Iv]
Cs为隧道二极管的结电容和分布电容

三、隧道二极管多谐振荡电路

                 图三、隧道二极管谐振荡器 
图三（a）为自激多谐振荡电路。静态工作点Q置于负阻区（见图3（b））。当接通电源后，电流I从零开始增至峰点电流，Ipo但由于静态点不稳点，加上电感不允许电流突变，所以电流增至Ip后，周而复始地进行，从而产生了快速的矩形脉冲[见图3（C）]。其参数如下：
脉冲宽度：T1≈（L/RΣ）In[(UF-ET+IpRΣ1)/(Uv-ET+IvRΣ1)]
脉冲间隔：T2≈(L/RΣ2)In[(ET-IvRΣ2)/ET-IpRΣ2)]
式中：RΣ1=R1//R2+（UF-Uv)/(Ip-Iv)
RΣ2=R1//R2+(Up/Ip),ET=E[R2/(R1+R2)]