Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Звіт Про виконання лабораторної роботи Тема: Розрахунок перехідних процесів в комутаційній ланці на тунельному діоді Виконав: Студент групи Ел-3 Львів 2008 1. Мета роботи: Метою роботи є ознайомлення студентів із методикою розрахунку перехідних процесів в ланці із нелінійним опором і застосуванням ЕОМ для розв’язання нелінійного рівняння 1-го порядку. 2. Теоретичні відомості 2.1. Модель тунельного діода Тунельні діоди, на відміну від звичайних, виготовляються із сильнолегованого напівпровідника (германій чи арсенід галію). При сильному легуванні спостерігається тунелювання носіїв через p-n–перехід при малих напругах U (при вузькому переході). Із ростом U p-n–перехід розширюється і тунелювання носіїв зменшується. Однак при цьому починає зростати струм через p-n–перехід за рахунок інжекції неосновних носіїв. Вольт-амперна характеристика (ВАХ) тунельного діода (мал.1) може бути зображена як залежність тунельної та дифузійної складових струму від напруги U. Цьому добре відповідає апроксимація:  EMBED Equation.2 
, (1) де перший член описує тунельну, а другий — дифузійну складову струму. При цьому величини , , A, D легко визначаються через параметри ВАХ і параметри ідеального діода:  EMBED Equation.2 
;  EMBED Equation.2 
;  EMBED Equation.2 
;  EMBED Equation.2 
. Перевагою такої апроксимації є її неперервність у всьому діапазоні зміни U. Існує також низка інших апроксимацій. Інерційність тунельного діода враховується його зворотньою ємністю C0. У сучасних діодах нелінійна бар’єрна ємність p-n–переходу Cn становить меншу частину ємності C0, зумовленої в основному елементами конструкції. Це дозволяє вважати C0 = const. Узагальненим параметром, що описує інерційність тунельного діода є відношення пікового струму In до ємності C0 (чим більше In/C0, тим швидше перемикається діод). У деяких випадках необхідно враховувати індуктивність з’єднувальних проводів (мал. 1,б). В арсенід-галієвих тунельних діодах типові параметри такі: U1 = 0.1 B, In = 1 ... 100 мA, I0  10-8 A, C0 = 5 ... 100 пФ. 2.2. Основні вимоги до моделей активних приладів при розрахунках на ЕОМ Моделі, що використовуються при розрахунках на ЕОМ повинні відповідати переліку вимог: бути достатньо простими і точними, містити невелике число доступних для вимірювання чи розрахунку вихідних параметрів, описуватися рівняннями, які містять функції, що легко програмуються та ін. При розрахунках на ЕОМ намагаються автоматизувати процес складання системи рівнянь, що описують роботу електронних приладів. Часто розрахунок і моделювання радіоелектронних пристроїв зводиться до розрахунку їх параметрів за відомими складними аналітичним формулами. 2.3. Особливості автоматизації нелінійного моделювання. Нелінійне моделювання внаслідок залежності властивостей фізичного об’єкта від впливів набагато складніше за лінійне. Великі труднощі, пов’язані із проблемою адекватності фізичного об’єкта його математичній моделі, виникають ще на етапі створення моделі, повторюючись при зміні умов роботи. Аналітичне визначення за створеною моделлю властивостей нелінійних елементів при заданих впливах є можливим тільки у виняткових випадках і основними є числові методи. При цьому суттєвого значення набувають перевірка розв’язку на відповідність фізичного змісту, оскільки методична похибка може призвести не тільки до численних помилок (як в лінійному моделюванні), але і до принципово неправильних результатів, що не відповідають фізичному стану об’єкта.  EMBED Word.Picture.6 
 Мал. 1. ВАХ та електрична модель тунельного діода 3. Розрахунок перехідних процесів в комутаційній ланці на тунельному діоді Розрахунок комутаційної ланки на тунельному діоді (мал. 2) є добрим практичним прикладом розв’язування нелінійного диференційного рівняння першого порядку за допомогою ЕОМ. Схеми, наведені в мал. 2 широко застосовуються у вузлах синхро...