8. Чрезмерное большое выходное сопротивление затрудняет согласование с нагрузкой. 17. Лавинно-пролетный диод. Применение.
Лавинно-пролетный диод (ЛПД)
Лавинно-пролетный диод (ЛПД) предназначен для генерации СВЧ колебаний на основе эффекта динамического отрицательного дифференциального сопротивления, возникающего в результате ударной ионизации атомов полупроводника при лавинном пробое. Его работа основана на том, что в режиме лавинного пробоя в полупроводниковых диодах возникающие под влиянием переменного поля изменения потока носителей заряда через диод запаздывают на столько, что большая часть носителей движется во время действия тормозящей полуволны СВЧ поля и отдает ему часть энергии, полученной от постоянного поля. Впервые генерация наблюдалась на германиевых обратно смещенных диодах, имеющих резкий излом вольт-амперной характеристики. Далее были созданы кремниевые, арсенид-галлиевые и фосфид-индиевые лавинно-пролетные диоды.
Лавинно-пролетный диод может быть реализован в виде однопереходной p-
n-структуры. Его особенностью является достаточно широкий и плавный переход между p- и n-областями. Работа диода происходит в области обратных смещений. В лавинно-пролетных диодах с несимметричным p-
n-переходом чаще всего бывает одно
пространство дрейфа — для электронов. Этим пространством является либо часть легированного полупроводника n-типа, либо собственный полупроводник перед омическим
контактом — анодом, которые не охвачены лавинным пробоем. Генерируемые в слое умножения дырки почти сразу же захватываются p-областью и в энергообмене участия не
принимают. Поэтому частотный диапазон таких ЛПД достаточно узок и определяется областью пролетной частоты. Применение.
Лавинно-пролетные диоды по частоте спосбны перекрывать весь диапазон СВЧ (от 0,5 до 500 ГГц). Существенное повышение коэффициента полезного действия ЛПД до 20...30% в сантиметровом и 60...70% в дециметровом диапазонах привело к тому, что они смогли заменить лампы обратной волны и клистроны малой и средней мощности. При помощи ЛПД могут генерироваться колебания мощностью до 12 Вт от одного прибора в сантиметровом диапазоне и порядка 0,1...1 Вт в миллиметровом. В аномальном режиме от ЛПД могут быть получены еще большие мощности (до сотен ватт в импульсном режиме). Недостатком ЛПД является относительно высокий уровень фазовых шумов. Помимо генерации сигналов СВЧ лавинно-пролетные диоды могут использоваться для их усиления, в схемах умножения и преобразования частоты и т.д.
18. Схемы включения транзисторов. Схема замещения транзисторов.
1. Схема включения транзистора с общей базой:
2. Схема включения транзистора с общим эмиттером:
3. Схема включения транзистора с общим коллектором.
Схемы замещения транзистора.
С управляемым генератором тока при включении с ОБ.
С управляемым генератором ЭДС при включении с ОБ:
С управляемым генератором тока при включении с ОЭ.
19. Принцип работы фотоприемников.
Работа различных полупроводниковых приемников излучения (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры) основана на использовании внутреннего фотоэффекта, который состоит в том, что под действием излучения в полупроводниках происходит генерация пар носителей заряда – электронов и дырок. Эти дополнительные носители увеличивают электрическую проводимость. Такая добавочная проводимость,
обусловленная действием фотонов, получила название фотопроводимости.
У металлов явление фотопроводимости практически отсутствует, так как у них концентрация электронов проводимости огромна (примерно 1022 см-3) и не может заметно увеличится под действием излучения. В некоторых приборах за счет фотогенерации электронов и дырок возникает ЭДС, которую принято называть фото-ЭДС, и тогда эти приборы работают как источники тока. В результате рекомбинации электронов и дырок в полупроводниках образуются фотоны, и при некоторых условиях полупроводниковые приборы могут работать в качестве источников излучения.