람다 다이오드에 해당하는 I-V 특성의 단순화된 계산. 계획, 설명

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람다 다이오드와 동등한 I-V 특성의 단순화된 계산. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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1년대에 람다 다이오드(ELD)에 해당하는 전자 기술의 매우 흥미로운 요소를 설명하는 기사가 다양한 잡지에 게재되기 시작했습니다. 이는 서로 다른 유형의 pn 접합이 있는 특수하게 연결된 전계 효과 트랜지스터 쌍이며 터널 다이오드의 CVC와 유사한 전류-전압 특성(CVC)을 갖지만 두 번째 양의 저항 분기가 없습니다. 터널 다이오드와 달리 끄기 전압 Uclose를 초과하는 전압의 ELD는 닫히므로 전류가 몇 피코 암페어로 떨어집니다. ELD 회로는 그림 2에, CVC는 그림 XNUMX에 나와 있습니다.

람다 다이오드에 해당하는 I-V 특성의 단순화된 계산

ELD의 도움으로 [1], [2], [3], [4]와 같이 터널 다이오드의 회로 솔루션 특성과 완전히 독창적인 장치를 모두 쉽게 구현할 수 있습니다. 잡지 "Radio"도 이 주제를 다루었습니다([5], [6] 참조.

ELD를 기반으로 한 장치의 광범위한 분포는 ELD에 포함된 전계 효과 트랜지스터의 알려진 매개변수를 사용하여 ELD의 I-V 특성을 계산하는 복잡성으로 인해 방해를 받으며, 이는 차례로 I-V를 근사하는 복잡성에 의해 결정됩니다. 전계 효과 트랜지스터의 V 특성 [7], [8].

ELD에서 다양한 소자를 계산할 때 대부분의 경우 I-V 특성 대신 생략할 수 있는 ELD의 주요 매개변수를 계산하는 공식이 아직 얻어지지 않았기 때문입니다. 이러한 매개변수에는 ELD(Imax)를 통한 최대 전류가 포함됩니다. 이 전류가 발생하는 전압(Umax); 잠금 전압(Uclose); ELD의 차등 음 저항(-rd); VAC ELD(Uper, Iper)의 네거티브 저항 분기의 변곡점 좌표. 위에 나열된 ELD 매개변수를 포함된 전계 효과 트랜지스터의 매개변수와 연결하는 공식이 있으면 올바른 트랜지스터 쌍을 쉽게 선택할 수 있을 뿐만 아니라 ELD의 생성기, 증폭기 및 기타 장치를 계산할 수 있습니다.

이 문서에서는 대칭 ELD 및 해당 매개변수의 CVC에 대한 대략적인 계산에 대해 설명합니다.

ELD의 CVC에 대한 대략적인 표현을 얻기 위해 대칭 ELD의 각 트랜지스터는 이 트랜지스터(및 그 쌍의 차단 전압을 초과하지 않는 드레인-소스 전압에서 완전히 꺼질 때까지 작동한다는 점을 고려합니다. 동일하다고 생각하십시오). 이러한 조건에서 드레인 소스 전압에 대한 전계 효과 트랜지스터를 통과하는 전류의 의존성은 대략 선형으로 간주 될 수 있으며 전압 Usi1 \u2d Usi2 \u2d U / 1 및 Usi2 \uXNUMXd UsiXNUMX \uXNUMXd -U / XNUMX는 절대 값이 같고 전계 효과 트랜지스터의 CVC는 간단한 공식으로 설명 할 수 있습니다.

Ic=(Usi/Rm)(1- |Usi/2Uots|)² (1)

여기서 Usi는 전계 효과 트랜지스터의 드레인 소스 전압이고 (대칭 ELD의 경우 그림 1에서 볼 수 있듯이 Usi \u2d U / 0) Usi는 게이트 소스 전압, Uots 는 전계 효과 트랜지스터의 차단 전압이고, Rm은 점 Usi=0, Ic=0 부근의 Usi=XNUMX에서 CVC의 초기 섹션에서 전계 효과 트랜지스터의 저항입니다.

Rm=dUci/dIc.

전계 효과 트랜지스터의 CVC에 대한 이러한 단순화된 표현은 |Usi|< |Uots|일 때 람다 다이오드의 CVC를 계산하는 데 적합합니다. 그림 1에서 ELD의 CVC가 이 경우 식으로 설명된다는 것을 알 수 있습니다.

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

대칭 ELD |Usi|=|Uzi|를 고려하면 대략 다음과 같이 가정할 수 있습니다.

Rm=dUzi/dIc=1/Smax,

여기서 Smax는 참고 서적에서 가져오거나 측정할 수 있는 전계 효과 트랜지스터의 최대 기울기입니다. 그러면 ELD의 CVC에 대한 표현에는 전계 효과 트랜지스터의 알려진 매개변수만 포함됩니다.

(U)=1/2 USmax(1-|U/2Uots|)² (3).

식 (3)을 U에 대해 미분하면 이 함수가 극한값을 갖는 인수를 찾을 수 있습니다.

Ue1=Uzap=2|Uots|,

이는 [8]의 데이터에 해당하며, 여기서 복소수 함수에 의한 전계 효과 트랜지스터의 I-V 특성 근사치가 계산에 사용되었으며,

Ue2=Umax=2|Uots|/3. (4)

Umax에 대한 표현은 [8]에서 얻어지지 않았지만 거기에서 사용 가능한 I-V 곡선에 따르면 여기에서도 계산 결과가 일치한다는 것을 알 수 있습니다.

(4)에서 (2) 또는 (3)에 Umax 값을 대입하면 다음을 얻습니다.

Imax=4Uots/27Rm~ 0,15Uots/Rm,

또는

Imax=4UsSmax/27~ 0,15UsSmax.

실험 결과 Im ax의 계산된 값은 파라미터 Smax 및 Uots에 따라 선택된 트랜지스터 KP303 및 KP103 쌍의 실험 값과 10% 이하 차이가 나는 것으로 나타났습니다. 다음으로, 이전에 찾은 CVC의 음의 분기에서 변곡점을 결정할 수 있습니다.

d²I/DU²=(1/UотсRm)(3U/4U отс-1). (5)

식 (5)를 XNUMX으로 동일화하고 결과 방정식을 풀면 다음을 결정합니다.

상위 \u4d 3Uots / XNUMX,

Iper \u2d 27Uots / 2Rm \uXNUMXd Imax / XNUMX,

이는 [8]의 그래프와 저자가 수행한 실험 결과와도 잘 일치합니다.

다음으로 정의합니다.

- rd=-6Rm=-6/Smax.

매개변수가 다른 전계 효과 트랜지스터의 비대칭 ELD의 경우 식 (2) 또는 (3)을 사용하여 CVC를 계산하고 [8]의 방법에 따라 방정식 시스템을 얻는 것도 가능하지만 훨씬 간단합니다. 표현. 계산 결과와 실험 데이터 사이의 일치는 상당히 만족스럽습니다. 방정식 시스템을 푸는 것은 프로그래밍 가능한 계산기나 컴퓨터에서 쉽게 수행할 수 있습니다. 그러나 비대칭 ELD의 주요 매개변수에 대한 명확한 표현을 얻을 수 없었습니다.

저자는 포함 된 전계 효과 트랜지스터의 매개 변수에서 ELD 매개 변수를 쉽게 계산할 수있는 능력이이 유망한 요소를 사용하여 여러 장치를 만드는 라디오 아마추어에게 인센티브 역할을 할 것이라는 희망을 표명합니다.

문학

1. Kano, G. 람다 다이오드: 다용도 № 음성 저항 장치. "Electronics", 48(1975), 13호, p.105-109.
2. Hodonek, 1975주파수 발진기에 접합부가 있는 상보 전계 효과 트랜지스터. "Electronics", 22, No. 60, p.XNUMX.
3. Dyakonov V.P., Semenova O.V. 람다 트랜지스터의 스위칭 장치. "기기 및 실험 기술", 1977, No. 5, p.96.
4. 전자 튜닝이 가능한 Ptashnik I. VFO. "라디오 아마추어", 1993, 9번, p.38.
5. Nechaev I. Lambda 다이오드 및 그 기능. "라디오", 1984, 2번, p.54
6. Nechaev I. 람다 다이오드의 아날로그에 대한 프로브 생성기. "라디오", 1987, No. 4, p.49.
7. Takashi T. 쌍곡선 함수에 의한 함수 전계 효과 트랜지스터 특성의 근사, IEEE 고체 회로 저널. 1978, v.13, no.5, p.724-726.
8. V.I.Molotkov, E.I.Potapov. 저전력 전계 효과 트랜지스터와 람다 다이오드의 I-V 특성 조사 및 람다 다이오드 기반 자동 발진기의 진폭 계산. "Radioelectronics", 1991, vol. 34, No. 11, pp. 108-110.

저자: Vasily Agafonov; 간행물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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