等效 λ 二极管的 I-V 特性的简化计算。方案、说明

简化计算 lambda 二极管等效物的 I-V 特性。无线电电子电气工程百科全书

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早在七十年代，各种杂志上就开始出现文章，描述电子技术中一个非常有趣的元素——相当于 lambda 二极管 (ELD)。它是一对特殊连接的场效应晶体管，具有不同类型的pn结，具有与隧道二极管的CVC类似的电流电压特性(CVC)，但没有第二个正电阻支路。与隧道二极管不同，ELD在电压超过关断电压Uclose时关闭，从而使通过它的电流下降到几个皮安。 ELD电路如图1所示，其CVC如图2所示。

等效 λ 二极管的 I-V 特性的简化计算

在ELD的帮助下，可以轻松实现隧道二极管特性的电路解决方案和完全原创的器件，如[1]、[2]、[3]、[4]所示。《Radio》杂志也讨论了这个话题（参见[5]、[6]。

使用 ELD 中包含的场效应晶体管的已知参数计算 ELD 的 I-V 特性的复杂性阻碍了基于 ELD 的器件的广泛分布，而这反过来又取决于逼近 I- 的复杂性。场效应晶体管的 V 特性 [7]，[8]。

正因为如此，目前还没有得到ELD主要参数的计算公式，在计算ELD上的各种器件时，大多数情况下可以不用计算公式来代替I-V特性。这些参数包括通过 ELD 的最大电流 (Imax)；该电流发生时的电压 (Umax)；锁定电压（Uclose）； ELD的微分负电阻(-rd)； VAC ELD 负电阻分支拐点的坐标（Uper、Iper）。通过将 ELD 的上述参数与其中包含的场效应晶体管的参数联系起来的公式，您可以轻松选择正确的晶体管对，以及计算 ELD 上的发生器、放大器和任何其他设备。

本文介绍了对称 ELD 的 CVC 及其参数的近似计算。

为了获得 ELD 的 I-V 特性的近似表达式，我们考虑到对称 ELD 中的每个晶体管都会工作，直到在漏极-源极电压不超过该晶体管（及其对）的截止电压时完全关闭。，因为我们认为它们是相同的）。在这些条件下，通过场效应晶体管的电流对漏源电压的依赖性可以近似认为是线性的，电压Usi1→Usi2→U/2和Usi2→Usi1→U/2为绝对值相等，那么场效应晶体管的CVC可以用一个简单的公式来描述：

Ic=(Usi/Rm)(1- |Usi/2Uots|)² （1）

其中Usi为场效应晶体管的漏源电压，（在对称ELD的情况下，从图1可以看出，Usi≤U/2），Usi为栅源电压，Uots为场效应管的截止电压，Rm为Usi=0、Ic=0点附近Usi=0时CVC初始段场效应管的电阻：

Rm=dUci/dIc。

当 |Usi|< |Uots| 时，场效应晶体管 CVC 的这种简化表达式适合计算 lambda 二极管的 CVC。从图1中可以看出，在这种情况下，ELD的CVC由表达式描述

I(U)=c(U/2)=(U/2Rm)(1-|U/2Uots|)²。（2）

考虑到对于对称 ELD |Usi|=|Uzi|，我们可以近似假设

Rm=dUzi/dIc=1/Smax,

其中Smax为场效应管的最大斜率，可以从参考书上查到或者测量得到。那么 ELD 的 CVC 表达式将仅包含场效应晶体管的已知参数：

(U)=1/2 USmax(1-|U/2Uots|)² （3）。

通过将表达式 (3) 对 U 进行微分，可以找到该函数具有极值的参数。

Ue1=Uzap=2|Uots|,

这对应于 [8] 中的数据，其中使用复函数对场效应晶体管的 I-V 特性的近似值进行计算，并且

Ue2=Umax=2|Uots|/3。 (4)

文献[8]中没有得到Umax的表达式，但根据文献中的I-V曲线可以看出，这里的计算结果也很吻合。

将 (4) 中的 Umax 值代入 (2) 或 (3)，我们得到

Imax=4Uots/27Rm~0,15Uots/Rm，

или

Imax=4UsSmax/27~0,15UsSmax。

实验表明，根据参数Smax和Uots选择的晶体管对KP303和KP103的Im ax 的计算值与实验值的差异不超过10％。接下来，您可以确定 CVC 负分支上的拐点，之前已找到

d²我/我²=(1/UотсRm)(3U/4U отс-1). (5)

将表达式 (5) 设为零并求解结果方程，我们确定

上 \u4d 3Uots / XNUMX,

Iper≤2Uots/27Rm≤Imax/2，

这也与[8]中的图表和作者进行的实验结果非常吻合。

接下来，我们定义

- rd=-6Rm=-6/Smax。

对于具有不同参数的场效应晶体管上的不对称 ELD，也可以根据[2]中的方法使用表达式（3）或（8）计算 CVC 并获得方程组，但要简单得多表达式。计算结果与实验数据的吻合程度相当令人满意。在任何可编程计算器或计算机上求解方程组都很容易。然而，不可能获得非对称ELD主要参数的明确表达式。

作者表示，希望能够根据其中包含的场效应晶体管的参数轻松计算 ELD 参数，这将激励无线电业余爱好者使用这种有前途的元件创建许多设备。

文学

1. Kano, G。 lambda 二极管：多功能负阻器件。《电子学》，48（1975），第13期，第105-109页。
2. Hodonek，双频振荡器中带有结点的互补场效应晶体管。《电子学》，1975 年，第 22 期，第 60 页。
3. Dyakonov V.P.，Semenova O.V. 拉姆达晶体管上的开关器件。《仪器与实验技术》，1977年，第5期，第96页。
4. Ptashnik I. 带电子调谐的 VFO。《无线电爱好者》，1993 年，第 9 期，第 38 页。
5. Nechaev I. Lambda 二极管及其功能。《无线电》，1984 年，第 2 期，第 54 页
6. Nechaev I. 类似于 lambda 二极管的探针发生器。《无线电》，1987 年，第 4 期，第 49 页。
7. Takashi T. 通过双曲函数近似函数场效应晶体管特性，IEEE 固态电路杂志。 1978 年，第 13 卷，第 5 期，第 724-726 页。
8. V.I.莫洛特科夫，E.I.波塔波夫。研究低功率场效应晶体管和 lambda 二极管的 I-V 特性，并计算基于 lambda 二极管的自动振荡器的幅度。《无线电电子学》，1991 年，第 34 卷，第 11 期，第 108-110 页。

作者：瓦西里·阿加福诺夫；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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