32. Способы повышения предельной частоты и мощности микроволнового биполярного транзистора. Выбор материалов для изготовления транзисторов.

Предельная частота зависит от ширины базы, докажу это из формул:

Основной задержкой является время диффузии в базе

Получим:

Следовательно, уменьшая ширину базы, емкость и сопротивление коллектора, базы, эмиттера, мы увеличиваем предельную частоту. Но это ещё не всё, при уменьшении ширины базы, уменьшается угол пролёта , а значит, увеличивается коэффициент взаимодействия , вместе с которым растет выходная мощность микроволнового биполярного транзистора.

Выбор материалов для изготовления транзисторов.

Так как для увеличения свойств транзисторов, их делают все меньше и меньше, то появилась такая проблема, как подвод напряжения к этому прибору. И если мы используем материал с низкополевой подвижностью, то паразитные сопротивления будут большие, и все напряжение будет падать на них, а не на активной области. Поэтому необходимо использовать материалы с высокой подвижностью, такие как GaAs, InP. Но нужно учитывать, что получение GaAs p-типа затруднено, из-за отсутствия стабильного соединения, что сильно повлияло на использование биполярных транзисторов в СВЧ. Помимо высокой подвижности в материале еще ценится большая величина ширины запрещённой зоны (ЗЗ), которая позволяет выдерживать большие напряжения, а значит получать большую выходную мощность (Рис.6) и выдерживать большую температуру, к таким материалам относятся GaN, C, SiC. В настоящее время наиболее широко в транзисторах используются материалы с широкой ЗЗ.

Рисунок 25. Параметры материалов.

Рисунок 26.Сравнение типовых режимов работы.

33. Схемотехнические аспекты применения биполярных транзисторов в микроволновом диапазоне. Усилитель мощности.

P.S. Про этот вопрос нет ничего в учебниках и его статьях и в лекции он на прямую про это не говорил, единственно за что я зацепился, дак это, то что он сказал в последней вербальной лекции, что если надо сделать малошумящий генератор, который должен работать, как гетеродин, то лучше его сделать на БТ. Поэтому расписал это задания, как я его понял.

Схемотехнические аспекты применения биполярных транзисторов в микроволновом диапазоне.

В связи с совершенством технологии биполярных транзисторов (БТ) на Si, следовательно, низкими шумами НЧ , БТ лучше всего применяется в схемах малошумящего генератора или гетеродинах, если позволяет частотный диапазон

Рисунок 27.Схема Колпитца, схема гетеродина на БТ

В качестве примера, я привел схему Колпитца, где развязку выходной и входной цепи обычно выполняют при помощи усилителя на биполярном транзисторе. Это позволяет снизить энергию, забирающую с гетеродина, и уменьшит вносимые потери в частотозадающем контуре и, в конечном итоге, повысить стабильность частоты гетеродина.

Интернет ресурс: https://digteh.ru/WLL/osc.php

Усилитель мощности.

Усилителем мощности, можно, назвать тот прибор у которого на выходе создаётся сигнал, мощность которого сравнима с мощностью, потребляемой от источника питания.

Рисунок 28.Структурная схема усилителя мощности.

В состав микроволнового усилителя мощности (УМ) входят: 1) активный элемент АЭ. 2) входная и выходная согласующие цепи СЦ. 3) цепи питания и смещения. Активный элемент преобразует мощность источника постоянного тока в мощность высокочастотных колебаний. Обычно таким элементом выступает диод Ганна, биполярный или полевой транзистор. Но наиболее широко применяются полевые транзисторы на GaAs и биполярные на Si.

Для оценки качества усилителя мощности микроволнового диапазона применяют следующие параметры:

Полоса рабочих частот, задаваемая верхней и нижней граничными частотами. АЧХ

Рисунок 29. Амплитудная характеристика УМ.

Для увеличения КПД и скорости передачи сигнала, работа УМ должна вестись в конце линейного участка амплитудной характеристики. Вдобавок для обеспечения малых искажений сигнала, мощность со входа не должна превышать значения при котором произойдет отклонения амплитудной характеристики более чем 1дБ от идеальной-линейной.

Информацию брал из его методы: https://docviewer.yandex.ru/view/1191542435/?page=11&*=s4rSH9Wi7lEfcU3tp%2F8HBQDNqTp7InVybCI6InlhLWRpc2stcHVibGljOi8vY216QUlNc3FtSjZsZUEyZytoTnhWaFZSS1FyQlFKcDE1WkVvRTVZaDdteVgxUnpiMVlFZWhtWEU4bS9TcUNBVnEvSjZicG1SeU9Kb25UM1ZvWG5EYWc9PTov0KHQsNC80L7RgdGC0L7Rj9GC0LXQu9GM0L3QsNGPINGA0LDQsdC%2B0YLQsC%2FQo9GH0LXQsdC90LjQutC4INC4INC%2F0L7RgdC%2B0LHQuNGPL9Cj0YfQtdCx0L3QuNC60Lgg0Lgg0LzQvtC90L7Qs9GA0LDRhNC40Lgg0JzQrS%2FQntGB0L3QvtCy0L3QsNGPINC70LjRgtC10YDQsNGC0YPRgNCwL9Cj0YHQuNC70LjRgtC10LvRjCDQvNC%2B0YnQvdC%2B0YHRgtC4IF%2FQvNC10YLQvtC00LjRh9C60LBfTGFzdC5kb2MiLCJ0aXRsZSI6ItCj0YHQuNC70LjRgtC10LvRjCDQvNC%2B0YnQvdC%2B0YHRgtC4IF%2FQvNC10YLQvtC00LjRh9C60LBfTGFzdC5kb2MiLCJub2lmcmFtZSI6ZmFsc2UsInVpZCI6IjExOTE1NDI0MzUiLCJ0cyI6MTYyMzY5MTc1NjAwMywieXUiOiI2NDQyMDE2OTkxNjE1MzcxNzQzIn0%3D