15 Конструкция изучаемого диода и адг
Изучаемый диод Ганна является серийным диодом 3А703, имеет конструкцию, рассчитанную на включение в волноводный и коаксиальный тракт. Первая цифра маркировки означает материал, из которого изготовлен диод: 3 – арсенид галлия. Буква А означает СВЧ. Первая цифра после буквы обозначает классификационный номер: 7 – генераторный диод. Последующие две цифры указывают номер разработки.
Конструктивно диод состоит из герметически запаянного металлокерамического патрона с расположенным внутри него кристаллом арсенида галлия. Устройство его показано на рисунке 27, где 1 и 2 – соответственно катодный и анодный выводы диода, 3 – керамическая трубка, 4 – кристалл GaAs, 5 – токоподводящая золотая лента.
Рисунок 27 – Конструкция Рисунок 28 – Конструкция
изучаемого ДГ изучаемого АДГ Анодный стержень 2 выполняет роль теплоотвода. Кристалл GaAs, являющийся активным элементом диода, изготовлен методом эпитаксии в виде полупроводниковой структуры типа n+ - n-. При этом анодный омический контакт осуществляется с высоколегированным слоем n+ с помощью металлического контакта – припоя, в свою очередь припаянному к массивному теплоотводу. Катодный контакт выполняется с помощью тонкой золотой ленты, припаянной непосредственно к рабочему низколегированному слою припоем, обеспечивающим омический контакт.
Изучаемый АДГ, работающий в СВЧ диапазоне, собран в волноводном резонаторе пониженной высоты (23 5 мм) (рисунок 28). Диод Ганна 1 установлен в середине широкой стенки прямоугольного волновода 2 с помощью токопроводящего штыря – держателя 3, являющегося одновременно и теплоотводом. Диод расположен в нижней части штыря, смежной с широкой стенкой волновода. Напряжение питания подводится к диоду через коаксиальный ФНЧ 4. Настройка резонатора по частоте производится с помощью штыря 5, вводимого в полость короткозамкнутого волновода.
Варикап 6 расположен в плоскости, смещённой относительно ДГ и установлен также с помощью штыря-держателя 7. Напряжение смещения на варикап подаётся через вывод 8.
Диапазон и линейность перестройки по частоте увеличиваются за счет уменьшения высоты волновода, так как уменьшение характеристического сопротивления волновода сопровождается пропорциональным усилением воздействия варикапа на частоту.
16 Описание установки
Для экспериментального изучения физического принципа действия диода Ганна, его характеристик и АДГ используется установка, структурная схема которой приведена на рисунке 29.
Рисунок 29 – Структурная схема лабораторной установки
На этом рисунке обозначены:
A1 – изучаемый АДГ (ГГ – ЭП № 23);
G1 – источник постоянного тока;
Р3 – анализатор спектра С4 – 60;
Р2 – частометр электронносчётный ЧЗ – 69;
Р1 – ваттметр МЗ – 41;
W1 – вентиль ферритовый Э8 – 23;
W2 – волноводный аттенюатор 10дБ;
W3 – приёмный преобразователь ПП – 04 из комплекта М3 – 41;
W4 – направленный ответвитель (НО);
W5 – аттенюатор коаксиальный 3дБ;
W6 – аттенюатор коаксиальный 30дБ;
XW1 – переключатель волноводный;
XW2, XW3, XW4 – волновод изогнутый;
XW5 – коаксиально - волноводный переход Э2 – 43;
XW6 – коаксиально - волноводный переход Э2 – 108;
XW7 – переход коаксиальный Э2 – 115/3;
А – жгут питания;
Б – кабель коаксиальный из комплекта М3 – 41;
В – кабель коаксиальный из комплекта Ч3 – 69;
Г – кабель коаксиальный из комплекта С4 – 60.
Установка предназначена для измерения вольт-амперной и регулировочной характеристик ДГ. Источник постоянного тока G1 обеспечивает подачу постоянных напряжений на ДГ и варикап.
Волноводный резонатор А1 с вмонтированным в него диодом Ганна 3А703АБ и варикапом 1А403ГД подключён через ферритовый вентиль W1, обеспечивающий необходимую развязку, к переключателю XW1, который попеременно подключает АДГ либо к ваттметру Р1, либо к НО W2. НО передает одну часть мощности по основной линии на анализатор спектра Р3, а другую часть – по вспомогательной линии на частотометр Р2. Аттенюатор А1-02 ослабляет мощность сигнала, поступающего на ваттметр, в 10 раз.