Poznaj i testuj diody tunelowe!

Diody tunelowe to wielce tajemnicze elementy o ujemnej rezystancji dynamicznej, o których uczymy się w szkole. Niewiele osób miało je w rękach. Niniejszy artykuł pokazuje przykłady i wskazówki, jak w zaskakująco łatwy sposób można się do nich „dotknąć”. Wskazuje też, jak łatwo wejść w ich posiadanie.

Diody tunelowe budzą ciekawość, bo te tajemnicze dwukońcówkowe elementy mogą być między innymi oscylatorami, wzmacniaczami, multiwibratorami, uniwibratorami i przerzutnikami bistabilnymi. To budzi niedowierzanie, a aurę tajemniczości zwiększa fakt, że mogą one pracować przy częstotliwościach rzędu gigaherców, czyli w zakresie mikrofalowym. Diody tunelowe słusznie są przedstawiane jako koronny przykład niepojętych dla większości zjawisk kwantowych, a konkretnie zjawiska tunelowania kwantowego. Jesteśmy zaskoczeni informacjami o ich dziwacznych właściwościach, zwłaszcza dotyczących charakterystyki i ujemnej rezystancji.

Niewielu elektroników miało bezpośredni kontakt z tymi bardzo interesującymi elementami. Niniejszy artykuł pokazuje przykłady, jak w zaskakująco łatwy sposób można się do nich „dotknąć” oraz jak je nabyć. Dawniej były one wykorzystywane głównie w wojsku i były praktycznie niedostępne dla „zwykłych śmiertelników”. Dziś wyprzedawane są stare zapasy radzieckich diod tunelowych. Najtańsze oferty mają ceny po kilka złotych za sztukę. Jeśli ktoś jest zainteresowany, zakup nie jest problemem. A moi Patroni z wyższych progów mają dodatkową możliwość otrzymania bezpłatnie takich diod ode mnie. Szczegóły na końcu artykułu.

Fotografia 1 oraz fotografia tytułowa pokazują stanowisko do zobrazowania charakterystyki diody tunelowej. Oprócz badanej diody i oscyloskopu potrzebne są dwa rezystory oraz generator. Rezystory i wielkość sygnału z generatora są tak dobrane, że pozioma oś napięcia ma skalę 200 mV na działkę, a pionowa oś prądu to 0,2 mA/ dz. Pomiar wykazuje zgodność z danymi katalogowymi: 3I101B (3И101Б) to dioda z arsenku galu ze szczytem 1 mA przy 100 mV i napięciem U_FP około 1,1 V.

Na fotografii 2 widać prosty generator akustyczny z diodą tunelową, cewką i membraną piezo. Wykorzystałem dobraną dużą cewkę, żeby rezonans mechaniczny membrany piezo zgadzał się z rezonansem elektrycznym obwodu LC.

Na fotografii 3 pokazany jest, zasilany przez jedno ogniwo AAA, generator LC z cewką 100 µH i kondensatorem 6,8 nF, wytwarzający przebieg o częstotliwości 198,25 kHz.

Fotografia 4 przedstawia przykład wykorzystania diody tunelowej do wytwarzania impulsów o stromych zboczach. Na wejście podany jest przebieg trójkątny, a na wyjściu są impulsy (żółty przebieg), których stromość zboczy zależy od kilku czynników. W odpowiednich warunkach stromość zboczy może być rzędu 100 pikosekund (0,1 ns), a nawet mniej!

Pokazuję tutaj tylko najprostsze przykłady wykorzystania diod tunelowych. Ja na pewno nie jestem specjalistą od techniki radiowej, a tym bardziej mikrofalowej. Bardzo bym się cieszył, gdyby ktoś przedstawił jeszcze inne przykłady ich wykorzystania lub wyniki swoich testów. Może Ty podjąłbyś się takiego zadania? Zapraszam! Zapewniam, że praktyczny kontakt z diodami tunelowymi jest łatwy i daje mnóstwo satysfakcji, co wiem po sobie.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w sierpniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2026). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2026 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.