Zener çığ gürültü testere dişi neden şekillendirildi?

Zener tabanlı bir gürültü kaynağı şematik var: -

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

İnşa edildiğinde, bir osiloskop "Gürültü" düğümünde testere dişi gürültü sinyalini gösterir, örneğin:

Zaman tabanı 1us / div'dir. Herkes sinyalin neden diş biçimli olduğunu açıklayabilir mi? Başlangıçta üçgen, hatta sinüs şeklinde bir dalga formu bekliyordum. Çok daha yüksek 100 kOhm direnç ile birlikte Zener'in empedansı ile ilgili bir şey olduğunu düşünüyorum. Elektronlar kavşak boyunca serbestçe kademelenir, ancak çığ durduğunda direnç akım akışını kısıtlar. 60uA'dan bahsediyoruz. Sonuç, çığ sırasında akımın aktığından daha yavaş şarj birikmesidir.

Bu dalga formu kurulumumla ilgili değil. İnsanların sinyali gerçekten yakınlaştırdıklarında, bir tanesi https://youtu.be/CAas_kbTW3Q?t=714 olmak üzere Interweb'in başka yerlerinde başka örnekler de var . Ayrıca burada yükselen kenarı hafifçe kavisli gösteren iyi bir grafik var . Genellikle çok daha yavaş bir zaman tabanı ile gösterildiğinden, muhtemelen yabancıdır. Direnç / empedans açıklaması konusunda haklı mıyım?

Etkili bir şeye sahip olduğunuzu düşünün:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

burada C birleşme kapasitansı artı herhangi bir harici kapasitanstır (uçlar, breadboard, vb.). R1'den gelen akımın bir kısmı D1'den sızıyor, ancak geri kalanı C'yi şarj ediyor. Voltaj belirli bir seviyeye ulaştığında, çığ bozulması oluşur ve çığ durana kadar akım C'den akar. Ardından akım C'yi tekrar şarj etmeye başlar.

C'yi hesaplamak için önce sızıntıyı bilmeniz gerekir. Gürültü kaybolana kadar V1'i azaltın. Ardından akımı ölçün. Ardından V1'i tekrar 30V'a yükseltin. Gürültü dV / dt'nin yükselen eğimini ölçün. V'nin ortalama değerini ölçün. R1'den geçen akım (30V - V) / 100kohm'da yaklaşık olarak sabittir. Bundan kaçak akımı çıkarın, ardından kapasitansı hesaplamak için I = C dV / dt kullanın.

Arızaya yakın rastgele deşarjlar, yüksek E alanı altında parçalanan ve bir RC düşme süresi ile gerilimi düşüren bir darbe akımı üreten rastgele kristal dielektrik yüklerden kaynaklanır. Düşme süresinin ne kadar küçük olduğunu ölçebiliyorsanız, yüklü parçacıktaki C'nin boyutunu tahmin edebilirsiniz.

Sanırım her parçacık en az 50kV / mm veya 50V / um veya 50mV / nm görür, böylece 500 ila 1000 mV elde etmek için yük boyutu yaklaşık 10 ila 20 nm olabilir. Bu, Si kristal kafesindeki epiktaksiyal partikül boyutlarına göre ölçeklendirilebilir.

Sınırlı bir aralıktaki rastgele eşikler dışında bir Unijunction osilatörü gibi, C şarj olur ve Zener voltajı çok düşük akımlarda arıza eşiğinin hemen altında% 1 ~ 5 oranında hızla çöker.

Dalga formuna baktığımda, bu testere dişlisinde yükselme / düşme süresi oranının ~ 100 veya daha az olmasını bekliyorum.