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

-Gг » l<

Рис.22. Устройство варакторного столбика.

сопротивление потерь столбика RsfT^si -Предельная час­

тота столбика при этом остается такой же, как предель­ ная частота. одно.го варактора.Увеличение выходной мощно­ сти в. столбике прямо пропорционально Л-' , так как про­ бивное напряжение столбика в а/, pas больше напряжения

пробоя одного диода.

4. Гаракторные .диоды с напряжением заряда и резким

восстановлением. Этот тип диодов.появился в результате

усилий, направленных на увеличение эффекте, накопления

заряда в СВЧ варакторных диодах. Как было сказано выше, увеличение нелинейности характеристики Cn(ÜJzаракторг

от плоскости перехода, чтобы она могла вернуться назад. Первое условие выполняется при использовании з ва­ ракторах эпитаксиального кремния, где время жизни носителей составляет 10 -Ю с . Для предотвращения возмож­

ности диффузии неосновных носителей на большую глубин

в облаетъ перехода необходимо создать сильное внутрен­

нее. электрическое пола по обе стороны от перехода. Это

доле образуется за счет большого градиента концентрации примесей в области перехода. 3 .диодах с такими узкими переходами нелинейность емкости обусловлена исключитель­

но диффузионной емкость».

Если на такой диод, находящийся под небольшим отри­

цательным смещением, подать большой синусоидальный сиг­ нал, то ток через диод будет иметь форму»показанную на

ложенное напряжение меняет знак и становится отрицатель­

ныД заряд инжектированных-носителей сосредоточен*в не­

посредственной близости от плоскости перехода,носители

Я

возвращаются компактным сгустком; поэтому обратный ток проходит в течение очень короткого времени Х^-,0 . как

- 33 - только накопленный заряд возвращается,ток почти, мгно­

венно спадает до куля, вызывая.резкое восстановление

сопротивления диода.

чюрма тока переходного процесса в данном типе вара­

кторных диодов резко нееинусоидальная, с широким спек­

Экспериментально получено десятикратное умножение часто­ ты- с к .п .д . .равным 2.0%.

Однако крутые пробили распределения примесей и уз­

кие переходы, необходимые .для полного я быстрого возвра­

щения инжектированного заряда, а таких диодах обязатель­

но приводят к уменьшению пробивного напряжения и макси­ мальной еыходыой- мощности.

Диоды с резким восстановлёнием используются в тех

случаях, когда нужна зысокая степень умножения /Т>>,8 и

не ставится условия получения максимальной выходной мощ­

Еольтампэрная характеристика

Туннельный диод(ТД ).- это полупроводниковый прибор

с резким р -П -передодом,обладающий отрицательной прово­

водимость в ТД имеет место е режимах.соответствующею па­ дающему участку зольтамперной характеристики диода

- 34 -

(см .рис.24), и обусловлена туннельным эрѣёктом в области

диагэамм. соответствующих основным участкам Еодьтампер— ной характеристики и обозначенных цифрами в кружках.

Первый участок соответствует обратному напряжению смещения, ори котором ТД з отличие от обычных диодов обладает низким сопротивлением, обусловленным большой величиной обратного туннельного тока. При U ^ ток через диод отсутствует, так как против заполненных энергети­ ческих состояний с одной стороны барьера ( п -область )

нет свободных уровней на другой его стороне ер-область).

Устройство и эквивалентная схема

Туннельные ■дооды CD4 изготовляются из германия,

- 3 7 -

диода в схеме может быть учтена в элементах согласую­ щих цепей. Зависимость входного сопротивления эквива­

Рис.23. Зависи­ мость входного.соп­ ротивления ІД от частоты.

Наиболее важные параметры

R - диріеренциальное сопротивление перехода.

Этот параметр определяет вид вольтамперной хзрактеристи

R0 - минимальное значение отрицательного сопротив­

ления, -соответствующее точке перегиба вольтамперной характеоистики на.падающем участке.Приближенно

круговой частоты, при котором активная составляющая входного сопротивления ТД обращается з нуль(см.рис.23). Предельная частота характеризует частотные свойства

Области применения.

Туннельные диоды могут быть исгтользозопх для гене­ рирования, усиления и преобразования частоты колебаний' СБ'-І. Однако в настоящее время они находят основное при­

менение б качестве широкополосных входные-: усилителей

а

дециметровых и сантиметровых волн в диапазоне 0,75 - - 20,0 ГГц.

- 39 -

Обычно ТД используются с циркуляторами в усили­ телях отражательного типа(рис.2Д) .Величина коэффициента

Рис.23. Принципиальная-схема усилителя отражатэль-

• ного типа на 7Л.

усиления по напряжению в таком усилителе определяется величиной коэффициента отражения в плоскости подключе­

схемы, содержание пятиплечке циркуляторы, стабилизирую­ щие к согласующие цепи [ 2 ] .

Основным недостатком, ограничивающим применение ТД

б усилителе СВЧ, является очень малый уровень входной модности, приводящей к насыщению и перегрузке диодов. Максимально допустимая величина мощности входного сиг­ нала составляет - 50 -ь - 40 дБ/мБт.