DE1290260B

DE1290260B - Anordnung zur Verminderung der Eigeninduktivitaet und Zuleitungsinduktivitaet von Tunneldioden

Info

Publication number: DE1290260B
Application number: DE1963S0087631
Authority: DE
Inventors: Bambuch; Dipl-Ing Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-09-30
Filing date: 1963-09-30
Publication date: 1969-03-06

Description

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.
Für den stabilen Betrieb von Tunneldioden auf dem fallenden Teil ihrer Kennlinie sind zwei Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen.
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.
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.
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.
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.
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.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Induktivität eines Tunneldiodenkreises durch geeignete Anordnung der Tunneldiode in einem Schaltungsaufbau klein zu halten..
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Patentanspräche: 1. Anordnung zur Verminderung der Eigeninduktivität und Zuleitungsinduktivität von Tunneldioden, bei der die Tunneldiode derart in eine Koaxialleitung eingebracht ist, daß sie in den Innenleiter der Koaxialleitung eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Außenleiters über die Länge der Tunneldiode so weit verkleinert ist, daß der Außenleiter bis an die Tunneldiode heranreicht, und daß Vorspannungswiderstände für die Tunneldiode als konzentrische Scheibenwiderstände koaxial an den Zuleitungen der Tunneldiode in der Koaxialleitung angebracht sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenleiter der Koaxialleitung Mittel vorgesehen sind, um die Außenwiderstände mit der Tunneldiode koaxial zu verbinden. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur koaxialen Verbindung der Tunneldiode mit weiteren Schaltelementen an der Innenseite des Außenleiters Gewinde vorgesehen sind.