книги из ГПНТБ / Балябин А.Н. Твердотельные приборы СВЧ учеб. пособие

-120 -

х2 так мал, что домен сильного .поля не успевает сформи­

роваться и электрическое поле в рабочем объеме ДЗП оста­ ется почти однородным. Таким образом, в состоянии с от­ рицательной дифференциальной проводимостью оказывается весь рабочий объем полупроводника диода.

Рлс-80. Режим ограниченного накопления объемного заряда.

В интервале времени ^ напряженность поля меньше пороговой и проводимость диода положительная, поэтому он отбирает энергию у поля резонатора. Одновременно про­

мостыс. Практически это достигается повышением постоян­ ного напряжения смещения до значений, ь £еЗ раза пре­ восходящих величину ЕПОр .

Возможность осуществления режима OHG3 на заданной частоте ограничивается двумя условиями. Время -формиро­

вания домена должно быть значительно меньше периода вы­ сокочастотных колебаний, чтобы домен сильного поля не

успеть полностью рассосаться за оставшуюся долю периода

~0-Т г , когда проводимость ДЭП положительна.'Это требо­ вание легко выполняется, если период высокочастотных

колебаний будет не меньше времени диэлектрической релак­

чательное Еыракенйе, ограничивающее величину отношения

-122 -

2 • 40 ^ По/ л » j.b -to * с - CM3.

Максимально возможная частота колебаний в режиме

0Н03, определяемая обратным временем междолинного пере­ хода по различным теоретическим оценкам, может составить

от 100 до 800 ГГц. Наибольшая частота генерации,получен­ ная в этом режиме,экспериментально равна 160 ГГц (1967г.), Максимальная эфіёктивнг'сть, полученная путем численных расчетоз , достигает 23$ [18] . Размер L в ДЭП,пред­

назначенных для работы в режиме 0Н03, может примерно в

100 раз превышать соответствующий размер диодов,работаю­ щих з доменных режимах,что позволяет работать при высо­ ких постоянных напряжениях и получать большие значения выходной мощности.

Выходная мощность генераторов в режиме 0Н03 в насто­

ящее ьремя ограничена, в основном,проблемами теплоотво­ да и доходит до нескольких ватт в непрерывном режиме и

нескольких киловатт з импульсном ( см.табл. 5 и табл.6 ), Весьма ценной особенностью режима 0Н03,обеспечивающей

ему все более широкое распространение в СВЧ-электроккже, является отсутствие зависимости выходной мощности от ра­

бочей частоты [ 2 0 j ,тогда как для большинства, других

электронных приборов СВЧ выходная мощность убывает про­ порционально квадрату частоты.

Возбуждение генераторов в, режиме 0Н03 имеет свои

особенности, связанные с необходимостью обеспечения

больших амплитуд колебаний €>m— уже в начальной ста­

дии генерации. Высокочастотная схема генератора должна

9

обеспечивать очень быстрое нарастание поля, чтобы преда-, предать формирование домена за время установления, коле­

123 -

дения. Напряжение смещения подеется в форме импульсов с очень крутш фронтом нарастания, вследствие чего ре­ зонатор ударно возбуждается на частоте соответствующей режиму ОНОЗ, и начинается генерация.

Гибридный режим

3 1968 г. был предложен ноеый режим работы автоге­ нераторов на ДЗП-гибридный-ймеющий сходство по характеру физических процессов как с режимом "гашения домена", так и с режимом ОНОЗ. В гибридном режиме в отличие от режима ОНОЗ время формирования домена сравнимо с пери­ одом высокочастотных колебаний в резонаторе /Сср~7~0> по­ этому домен успевает сформироваться,но время его сущест­ вования ограничивается малой долей периода колебаний СгЧ-поля.

На .pne.Sl изображена зависимость напряженности электрического поля в Д^П от времени.соответствующая установившимся колебаниям в гибридном режиме. В проме­ жутке 'L) составляющем большую часть периода Т0 , напря­ женность поля £ > tnDp ?!- в диоде происходит формирование домена. Величина постоянного напряжения смещения ECL и

амплитуда высокочастотного'поля выбираются так.что­ бы ь течение каждого периода результирующее поле умень -

оаспад только что сформированного домена и цикл повторя­ ется.

Рис.81. Гибридный режим.

Достоинства гибридного режима - возможность реали­

обусловленная малым временем существования цомека.

На рис.82 приведены полученные теоретические зави­ симости к.п.д. автогенераторов на ДЗІІ, работающих в гиб­ ридном режиме-и режиме 0Н03 £ 14-J подтверждающие возмож­

ность осуществления гибридного режима в широком диапазо­ не частот и особенно эффективное использование его на

сравнительно низких частотах ( ниже ІО ГГц ) .

- 125 -

Связь между различными режимами работы и технические характеристики автогенераторов

на ДЭП

Генераторы СВЧ на ДЭП могут работать в нескольких

Рис.82. Эффективность автогенераторов на МЭП-диодах:

можно только усиление сигналов на частотах,близких к поолетной частоте и ее гармоникам. Когда- П01_> 40 с а л ~2 ,

ДЭП становится неустойчивым: при этом любая флюктуация тока приводит■в ' периодическому образованию у катода либо

-127 -

Вгенераторах с высокодобротнши резонаторами час­

будет устанавливаться в зависимости от соотношения меж­

при которых время формирования домена значительно пре­ вышает период колебаний, позволяет реализовать режим

необходимые ,для работы генератора в гибридном режимѣ?3

В табл.5 и 6 приведены достигнутые на раэных час­ тотах значения выходной мощности и к.п.'д. генераторами на ЫЭД-приборах, работающих в различных режимах.