Чому формується зуб лавинної шумної лавиці Зенера?

У мене є така схема джерела шуму на основі Зенера: -

схематичні

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Коли вбудований, осцилоскоп виявляє звуковий сигнал пилу зуба на вузлі "Шум", наприклад:

Базова час - 1us / div. Хтось може пояснити, чому сигнал бачить зуб у формі? Спочатку я очікував трикутної або навіть синусоїдної форми хвилі. Я думаю, що це щось пов'язане з імпедансом Зенера в поєднанні зі значно більшим резистором 100 кОм. Електрони вільно каскадують через перехід, але резистор обмежує потік струму, коли лавина зупиняється. Ми говоримо 60uA. Результатом є повільніше накопичення заряду, ніж коли струм тече під час лавини.

Ця форма хвилі не є особливою для моєї настройки. В Інтервебі є й інші приклади, коли люди дійсно збільшували сигнал, один - https://youtu.be/CAas_kbTW3Q?t=714 . Крім того, є хороший графік тут показує наростаючий фронт , щоб бути злегка зігнутий. Це, мабуть, незнайоме, як це зазвичай показано зі значно повільнішою часовою базою. Я правий щодо пояснення опору / імпедансу?

zener waveform avalanche-breakdown

— Пол Узак
джерело

Чи є конденсатор, про який ви нам не говорите? Або, що таке перехідна ємність діода?

— Брайан Драммонд

@BrianDrummond Nope, саме те, що показано, і 50 Ом ведуть прямо до сфери застосування. Це був припаяний стиль помилок (чітко виключаючи 30V psu).

— Пол Узак

Відповіді:

Подумайте, що у вас це ефективно:

схематичні

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

де C - ємність з'єднання, плюс будь-яка зовнішня ємність (відводи, дошка тощо). Частина струму від R1 протікає через D1, але решта заряджає C. Як тільки напруга досягне певного рівня, відбувається лавинна ламка і струм тече від C до тих пір, коли лавина припиниться. Потім струм починає заряджати C знову.

Для розрахунку C спочатку потрібно знати витоки. Зменшуйте V1, поки шум не зникне. Потім виміряйте струм. Потім збільшуйте V1 назад до 30В. Виміряйте ухил зростаючого шуму дВ / дт. Виміряйте середнє значення В. Струм через R1 приблизно постійний при (30 В - В) / 100 кОм. Відніміть від цього струм витоку, потім використовуйте I = C dV / dt для обчислення ємності.

— τεκ
джерело

Як ви дізналися, будь ласка, за значенням 10pF? І чи вважаєте ви, що зрив ефективно короткий, а потім через «Зенер»?

— Пол Ушак

@PaulUszak Я додав трохи про те, як обчислити ємність (що також включає ємність дошки, якщо ви будуєте це на дошці). Типові значення для перехідної ємності ценерових діодів здаються в межах 10-100pF. Подивіться на графік на сторінці 6 цієї таблиці . Вони також роблять ценерні діоди з низькою ємністю.

— τεκ

@PaulUszak При поломці це імпеданс стабілітрону (70 Ом-іш). Якщо ви збільшили масштаб, ви, ймовірно, могли оцінити це і з нахилу, особливо якщо ви додали більше ємності, щоб уповільнити його.

— τεκ

Чи можна це налаштування використовувати в порівнянні для контролера ШІМ, призначеного для перетворювача постійного струму, як проект хобі?

— Даніель Торк

@DanielTork, щоб отримати час випадкового імпульсу?

— τεκ

Випадкові розряди поблизу пробою є від випадкових кристалів діелектричних зарядів, що руйнуються під високим полем Е, створюючи імпульсний струм, який падає напруга з часом падіння RC. Якщо ви могли виміряти, наскільки малий був час падіння, ви могли б оцінити розмір С у цій зарядженій частинці.

Якщо я здогадуюсь, кожна частинка бачить щонайменше 50 кВ / мм або 50В / гм або 50мВ / нм, тож розмір заряду може бути приблизно від 10 до 20 нм, щоб отримати 500-1000 мВ. Це можна масштабувати відповідно до розмірів епіксаксиальних частинок у кристалічній решітці Si.

Як і генератор Unijunction, за винятком випадкових порогових значень в обмеженому діапазоні, C заряджається і напруга Зенера швидко падає на 1 ~ 5% трохи нижче порогу пробою при дуже низьких струмах.

Оглядаючи форму хвилі, я очікую, що коефіцієнт часу підйому / падіння в цьому пилорізі буде приблизно 100 або менше.

— Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75
джерело