Электроприборы. Вопрос про отрицательное r диф

[Comanchero]

schoolboy в сообщении #797075 писал(а):

Это Ваши проблемы.

Нет, не мои. Существует понятие неравновесная температура, которая относится к неравновесной термодинамике. Термодинамику к электронному газу можно применять весьма осторожно(в невырожденных п/п). В туннельных диодах п/п имеют высокое легированние, являясь вырожденными.

schoolboy в сообщении #797075 писал(а):

Троллить меня не надо.

себя не надо.

[ritich]

Всем большое спасибо за ответы, но чем дальше вы спорите, тем больше я путаюсь. Не могли бы вы вкратце изложить окончательные наиболее вероятные версии? Буду премного благодарна!

[schoolboy]

ritich в сообщении #797794 писал(а):

Всем большое спасибо за ответы, но чем дальше вы спорите, тем больше я путаюсь. Не могли бы вы вкратце изложить окончательные наиболее вероятные версии? Буду премного благодарна!

Да вроде бы с моей версией никто не спорит, тут меня лишь пытаются правильному употреблению слов учить, но не думаю, что некоторые грамотеи будут настаивать на своих версиях, типа разогрева перехода.

Если Вам угодно - изложу суть ситуации еще разок. Преподаватель нарисовал на ВАХ туннельного диода - нагрузочную прямую. Ваша лабораторная установка, вероятно, состоит из источника напряжения с Э.Д.С - $E$, сопротивления $R$ и туннельного диода. С одной стороны, ток через диод определяется ВАХ $I_x = f(U_x)$ с другой стороны, поскольку ток проходит и через сопротивление $ R $, то $I_x = (E - U_x)/R$ (это и есть нагрузочная прямая). То есть мы имеем два уравнения с двумя неизвестными, нарисовав графики их, что и сделал ваш преподаватель, получаем их решение. Как видно из рисунка решения три, графики пересекаются в трех точках, но может и быть и два и один. Увеличивая в лабораторной установке ЭДС, то есть $ E $, вы перемещаете нагрузочную прямую $I_x = (E - U_x)/R$ влево.

Теперь главное. Точки на спаде ВАХ неустойчивы, когда дифференциальное сопротивление в точке отрицательное, то есть когда при повышении напряжения ток уменьшается, любая флуктуация быстро возрастает. Если не понимаете почему, спросите у Мунина, он понял, и вообще он умный.

Поэтому когда вы переходите при увеличении Э.Д.С $E$ максимум, напряжение на диоде резко возрастает (ток, понятно, уменьшается), то есть Вы перескакиваете падающий участок. Так работает триггер на туннельном диоде, вы включили этот триггер. Дальше все как обычно, Вы будете подниматься по второму подъему. Но вот когда Вы пойдете назад, то точки будут немного другие, Вы дойдете до минимума, и сразу скакнете на первый подъем. Вы выключите свой триггер. Таким образом снять точки характеристики на спаде просто невозможно.

Что делать? Подключить параллельно к туннельному диоду резистор, сопротивление которого меньше дифференциального туннельного диода (судя по вашему графику дифференциальное -500 ом, что-то многовато, но может быть). Тогда суммарная ВАХ не будет иметь отрицательных дифференциального сопротивления, и не будет неустойчивостей, поэтому можно будет ее спокойно снять. Вычтя из нее прямую – ВАХ подключенного резистора, Вы получите ВАХ туннельного диода.

[schoolboy]

описался... сено-солома...при увеличении $E$ нагрузочная прямая, конечно, вправо едет.

[ritich]

schoolboy в сообщении #797919 писал(а):

описался... сено-солома...при увеличении $E$ нагрузочная прямая, конечно, вправо едет.

спасибо!

[schoolboy]

Если уж начал, напишу еще немного, чтобы ясна была картина в целом. Вопрос: почему я предлагаю такую тягомотину – зашунтировать диод сопротивлением, снимать общую ВАХ, а потом еще вычитать из одной ВАХ другую ВАХ? Ведь если смотреть со стороны диода, мы всего лишь будем иметь источник с низким сопротивлением, то есть мы вроде бы просто изменяем сопротивление $R$ на $R_{equ}$, и нагрузочная прямая $I_x = (E - U_x)/R_{equ}$ становится крутой. Эта нагрузочная прямая всегда будет пересекать ВАХ туннельного диода только в одной точке и никаких прыжков быть не должно.

Но зачем париться с дополнительным сопротивлением и вычитанием графиков, почему бы сразу не взять источник с малым R или, добавив еще сопротивление, хотя бы ничего не вычитать, а измерять ток только через диод и строить ВАХ сразу диода?

Дело в том, что наше алгебраическое уравнение $f(U_x) = (E - U_x)/R_{equ}$ становится не адекватно нашей схеме, потому что наша схема становится другой. Мы должны будем учитывать реактивные сопротивления, то есть емкости и индуктивности. От емкости вообще никуда не деться, pn-переход всегда обладает емкостью, туннельные диоды имеют емкость перехода 1-10 пф, индуктивность имеют провода, это около 1 мкГ/м. В уравнении появится еще один параметр – время. Это будет дифференциальное уравнение второго порядка, да еще нелинейное. Решение его, понятно, уже функция, зависящая от времени. Этот диффур мы решать не будем, но оценим, когда надо решать диффур, а когда алгебру.

Качественно картина выглядит следующим образом: если у туннельного дифференциальное сопротивление отрицательно, то он колебания усиливает, колебания имеют частоту $\frac{1}{2\pi \sqrt{L C}}$, энергия этих колебаний поглощается на положительном сопротивлении. Амплитуда в стационаре установится такой, что накачка диодом равна потерям.

Туннельные диоды работают до частоты 10 Ггц, поэтому вышесказанное будет справедливо при $1/2\pi \sqrt{L C} < 10$ Ггц, если посчитать эту частоту при емкости 1 пф и метровых проводах (1 мкГн индуктивность), то частота получится 0.2 Ггц, поэтому провода мы должны уменьшать как минимум в сто раз, то есть для того, чтобы у нас был не диффур, а алгебра, которой мы снимаем ВАХ надо, чтобы провода были сантиметровыми. Ну и дальше догадайтесь сами, почему шунт и низкое выходное сопротивление источника это не одно и то же, почему провода миллиамперметра будут не на месте, если мы будем измерять ток самого туннельного диода.

[Xey]

schoolboy в сообщении #797883 писал(а):

Таким образом снять точки характеристики на спаде просто невозможно.

Как же объяснить , что экспериментальные точеки на спаде есть и без параллельного резистора?

[schoolboy]

Xey в сообщении #798140 писал(а):

Как же объяснить , что экспериментальные точеки на спаде есть и без параллельного резистора?

Думаю, что косвенные измерения ничем не хуже, более того, в каком то смысле любое измерение косвенное, вопрос калибровки. По-моему, лучший способ тот, который проще, а не тот, который «прямее».

Можно, конечно, и без шунта, например, сделать мостовое включение, в котором реактивности скомпенсированы, можно использовать специальные высокочастотные кабели.

Потом я ведь делал оценки типа средней температуры по больнице. Туннельные диоды очень разные, во-первых, они делятся на усилительные, генераторные и переключательные, по материалу чаще всего используются арсинидогаллиевые и германиевые. Дифференциальное сопротивление у усилительных и генераторный обычно в пределах 5-20 ом, судя по ВАХ девушка экспериментировала с переключательным германиевым - сотни ом бывает у них.

У переключательных обычно ниже граничная частота усиления, обычно около гигагерца. Так что и при низком нагрузочном сопротивлении с не очень длинными и аккуратно свитыми проводами возможно избежать самовозбуждения и снять ВАХ непосредственно.