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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verminderung
der Eigeninduktivität und Zuleitungsinduktivität von Tunneldioden, bei der die Tunneldiode
derart in eine Koaxialleitung eingebracht ist, daß sie in den Inrienleiter der Koaxialleitung
eingeschaltet ist.
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Für den stabilen Betrieb von Tunneldioden auf dem fallenden Teil ihrer
Kennlinie sind zwei Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen.
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Erstens muß der Innenwiderstand des die Tunneldiode speisenden Netzwerkes
kleiner als der Betrag des der Neigung des fallenden Teils ihrer Charakteristik
entsprechenden negativen Widerstandes sein. Die Neigung ist dabei durch die Tangente
an die Kennlinie im Arbeitspunkt gegeben.
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Zweitens sind die Eigeninduktivität, die Kapa-, zität des pn-übergangs,
der Betrag des negativen Widerstandes der Tunneldiode und weitere Elemente des gesamten
Kreises durch eine Bedingung verknüpft, die ebenfalls für stabiles Verhalten erfüllt
sein muß. Aus der zweiten Bedingung folgt durch quantitative Betrachtung, daß die
Eigeninduktivität so klein wie möglich gehalten sein muß, um die Forderung nach
Stabilität zu erfüllen. Während die erste Bedingung durch schaltungstechnische Maßnahmen
relativ leicht erfüllbar ist, stellen sich bei gegebener Eigeninduktivität der Erfüllung
der zweiten Forderung oft schwer zu umgehende Schwierigkeiten in den Weg.
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Eine Möglichkeit, die Induktivität klein zu halten, besteht darin,
die Tunneldiode selbst durch geeignete konstruktive Maßnahmen induktivitätsarm zu
machen-Um insbesondere die vorgenannte zweite, sogenannte dynamische Stabilitätsbedingung
zu erfüllen, genügt nicht allein, die Eigeninduktivität der Tunrielm diode möglichst
gering zu machen, da auch noch die Zuleitungsinduktivitäten des Tunneldiodenaußenkreises
in diese Induktivität eingehen.
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Es ist zwar bereits aus der Zeitschrift ARE Transactions on Electron
Devices«, Bd. ED-8 (1961), H. 6,
S. 470 bis 475, sowie aus der
USA.-Patentschrift 3 063 023 bekanntgeworden, eine Tunneidiode für. Oszillatorzwecke
in einen Leitungskreis einzuschalten.
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Dabei handelt es sich jedoch nicht darum, die Gesamtinduktivität des
Tunneldiodenkreises so klein wie möglich zu machen. Vielmehr wird dabei die Induktivität
des Tunneldiodenkreises als frequenzbestimmendes Element in die Oszillator-Schaltung
einbezogen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Induktivität
eines Tunneldiodenkreises durch geeignete Anordnung der Tunneldiode in einem Schaltungsaufbau
klein zu halten..
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs genannten
Art gemäß der Erfin-. dung vorgesehen, daß der Durchmesser des Außenleiters über
die Länge- der Tuiineldiöde so weit kleinert ist, daß der Außenleiter bis an die
Tunneldiode heranreicht, und daß Vorspannungswidcr§tände für die Tunneldiode als
konzentrische Scheibenwiderstände koaxial an den Zuleitungen der Tunneldiode in
der Koaxialleitung angebracht sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Außenleiter der
Koaxialleitung mit vorgesehen, um die Außenwiderstände mit der Tunneldiode koaxial
zu verbinden, wozu insbesondere an der Innenseite des Außenleiters Gewinde vorgesehen
sein können. An Hand der F i g. 1 und den in den F i g. 1 bis 4 ,dargestellten
Ausführungsbeispielen wird eine nähere Erläuterung der Erfindung gegeben.
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Zunächst ist in F i g. 1 das elektrische Ersatzbild einer auf
den negativen Kennlinienteil vorgespannten Tunneldiode angegeben. Im Widerstand
R 0 sind alle Verluste zusammengefaßt, die Induktivität L 0 repräsentiert
die Zuleitungsinduktivität der Tunneldiode. Durch -Rn ist der negative dynamische
Widerstand gegeben, und CO ist die Kapazität des pn-übergangs. Um die dynamische
Stabilitätsbedingung zu erfüllen, d. h. -um Scbwingungen in dem durch L
0 und CO
gebildeten Resonanzkreis zu verhindern, müssen diese
Werte in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Da der Wert für
CO durch äußere Maßnahmen bei der fertig vorliegenden Tunneldiode nicht mehr
beeinflußbar sind, bleibt nur die Möglichkeit, den Wert von LO so klein wie möglich
zu machen.
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Zu diesem Zweck wird beispielsweise der in F i g. 2 dargestellte
Weg beschritten. Die Tunneldiode 1 wird in einem Koaxial angeordnet,
-dessen Außenleiter 2 in der Umgebung der Tunneldiode in seinem Durchmesser
so weit verjüngt ist, daß -er bis an die Tunneldiode 1 heranreicht. Damit
ist gewährleistet, daß sich das magnetische Feld auf die leitende Umgebung der Tunneldiode
zusammenzieht und daher der Innenraum praktisch feldfrei wird. Eß gelingt so, den
Betrag der Zuleitungsinduktivität -zur Eigeninduktivität sehr klein zu halten.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 zeigt die Erweiterung
der Anordnung nach F i g. 2, wie sie für einen- Teil eines Kennlinienschreibers
- Verwendung finden kann, worin der koaxiale Einbau der Tunneldiode
1 erkennbar ist. In diese- Anordnung sind die ScheibenwiderständeR2 und
R3 eingefügt und mit Hilfe eines Gewindes am Außenleiter 2 befestigt. Die
Bedeutung der Widerstände R 2 und R 3 geht aus der F i g. 4 -hervor,
in der das.Schaltbild des Kennlinienschreibers dargestellt ist.
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Die Schaltung wird an-deü.Kltmmen A und B über den übertrager
ü, dessen Sekündärwindungen eine Mittelanzapfung, welche an Masse liegt,
besitzt, und über die Diode D mit Wechselspannung gespeist. An die Diode
D schließt sich über, den Widerstand R 1
der Kreis aus der Tunneldiade
1 und den Widerständen R 2 und R 3 an. Eine Seite der Sekundärwicklung
des übertragers ü ist an der KIdmine X an den Horizontalverstärker eines
in der Figur nicht dargestellten Oszillographen geschaltet. Die Klemme Y zwischen
Tunneldiode und dem Widerstand R 3 führt auf den Vertikalverstärker des Oszillographen.
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Die Tunneldiode wird mit Hilfe einer Halbwelle der Wechse19q44ung
fdie zweite Halbwelle wird durch die Diode D abgeschnitten) jeweils über
den gesamten -- Stro#rispannungsberdich ihrer Kennlinie durchfahren. Die, Spannung
wird durch den Horizontalverstärker und 'dei -Stroiü durch den Vertikalverstärker
des Oszillographen registriert, so daß die gesamte Kennlinie auf dem Schirm des
Oszillographen erscheint. Durch die spezielle erfindungsgemäße Ausführungsform des
Aufbaus dieser Schaltung ist gewährleistet, daß beide Stabilitätsbedingungen erfüllt
sind und daher ein geschlossenes Bild der Kennlinie zu schreiben ist.