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

10

*30.4. Водьтомпернал характеристика СЕЧ-диода: 1-дкод с точечным контактом; 2-диод с барьер см

SOTTк а .

Емкость перехода и поеледозаяедьное сопротивление диода

снижает эффективность выпрямления сигналов я поэтому

доданы быть минимальны. Емкость корпуса диода См а ин­

дуктивность выводов Lj с бы;;-:о кэмлэнсяруістся выбором

размеров камеры,’в кохсрув помечается:вариатор.

а последние годы очень больхоз внимание уделяется

диодам с барьером’Шоттки [і"| .обладающим делим рядом

•f f -ÈI

13 -

.уменьшается (рис.7 ,а] и электроны из зошг проводимос­

ти полупроводника перегодят в металл. Таким сбрз.зоы, при открытом переходе в.птах диодах имеет место инжек­ ция основных носителей.

Главные достоинства диодов с барьером Шоттки:

-очень высокая предельная частота кз-гг отсутст­ вия накопления неосновныхносителей заряда;

-зысота барьера Ѳ lps значительно меньше ширины запрещенной зоны полупроводника, поэтому величина на­ пряжения, при которой обеспечивается заданный ток,ока­ зывается ниже напряжения р - п - переходе из того хе материала;

-отсутствие р -области в диоде значительно умень­ шает сопротивление перехода и, следовательно.величину коэффициента шума. Смесители на диодах с барьером Шот­ тки по чувствительности преЕссходят усилителя на туннель­

ных диодах [ 2 ] .

Применение блристэпоз для преобразования частоты.

На рис.З приведена схема однодлодцогоСБЧ-преобразова- тэ.тл частотыВходной сигнал с частотой ~с через фер­ ритовый вентиль поступает на вариатор размещенный в настраиваемой камере. Одновременно от маломощного гене­

ния колебаний разных частот на нелинейном сопротивления варистора появляются колебания промежуточно* ( разност­ ной ) частоты / - - - / .Спектр основных частот пвеобпа- с-ователд показан на рисунке Я.

- 14 -

/ІГи, ГГц

' Рис.8- Принципиальная схема и спектр частот одно­ диодного СВЧ-цреобра зоват елЯ частоты.

О,дним из основных параметров,характеризующих работу варисторов в схемах преобразования частоты,является ве­

личина -потерь преобразования

L ~ i O P B § - ,

достигающая у хороших варисторов миншальной величины

в• (варакторы)

Параметрический, или варакторный,диод-полупровод-

- 15 - никовый прибор, кспзгьгуеянй ван управляемая нелиней­

ная резятиннгя.проаэддаоств . (емкое;ъ) .3 гачеегде не-

Рис.9. Типичная структура и размеры варактора баз корпуса.

эпитаксиальной технологии изкремния и германия. U&

/•'’’-поддонке с малым удельным сопротивлением 0,G04ütf-fiK

выращивается эпитаксиальный слой г? -кремния, толщиной несколько микрон с удельным сопротивлением 1,0 Ом ои.

распределения яепгрувлян примесей в современных пара­ метрических диодах приведена на рис. 10. Ширака области перехода,обедненной -подвижным:: носителями, W зависит от величины приложенного к диоду о братке го напряжения.

Рио.ІО* Картина распределения легирующих примесей в современном параметрическом диоде.

напряжению смещения.

Вольта:/,перная характеристика зарактсра ( рис,1 ljот­ личается очень малой величиной обратного тока насыщения и большими значениями напряжения лавинного пробоя

u v = - w ~ - S 3 0 B .

Злігз^лоитная схема диода, приведенная на рис.12,а, состоит из следующих элементов: ^ -емкость перехода,

^-сопротивление перехода, R -сопротивление толщи полупроводника ы омических контактов выводов. Все эле­ менты эквивалентной схемы являются функциями'приложенно­ го напряжения. Индуктивность выводов и емкость корпуса диода не показаны на схеме, так как они всегда могут быть включены в элементы внешней схемы. Учитывая,что варакторы работают при значительных обратных смещениях, когда активное сопротивление перехода чрезвычайно вели­ ко, эквивалентную схему диода можно представить после­ довательным соединением емкости перехода а активного сопротивления потерь (рис.12,б>.

Величина емкости перехода может быть определена как

P m .11. Волыамперная характеристика варактора.

6 й

Р ис.12- Эквивалентная-схема зарактора. без корпуса: а -общая;., б - при обратном напряжении на .

переходе .

емкость плоского конденсатора, в котором расстояние между пластинами зависит от приложенного напряжения:.

где £ -диэлектрическая, проктаемость полупроводника; А -площадь перехода;

иД.'л1-ширине обедненной области.

Зависимость емкости перехода параметрического диода, от напряжения при обратном, смещении показана на рис. 13 Вид кривой Cn (U) зависит ох закона распределения при­

месей в области серёхода.Ддз простых дереходоз эта эави-

Р и с.13-Зависимость емкости перехода варактора от вели­ чины обратного на­ пряжения .

симость может быть выражена аналитически:

-ступенчатый переход с резким изменением концент­

рации примеси

/Л _ Cf10_____

°( і + и / ф У *

-плавный переход с линейным изменением концентра­

кулевом смещении. ■

Для переходов со сложным характером распределения при­

Чем выше на данной рабочей частоте добротность парамет­ рического диода, тем одф-ективнео он может быть исподь-

- 19

зован в любой схеме.

Применение варакторов.В настоящее время варактор­ ные диоды основное применение находят в качестве мало-

шумящих параметрических усилителей СВЧ и генераторов гармоник ( умножителей частоты ) .

"Энергетические соотношения для варактора исполь­

зуемого в качестве нелинейной емкости в любой схеме, остаются одинаковыми и могут быть определены на основа­

имеет место преобразование частоты и зознзкают колебания

с комбинационными частотами .где т и

П-целые,положительные,отрицательные, жабр рятгегир числа.В схеме (рис. 14) идеальны# фильтр выделяет адцу из комбинированных частот