1.2. Описание объекта исследования

На СВЧ используются, в основном, детекторные диоды двух типов: ДБШ и ОТД. Рассмотрим наиболее типичные конструкции детекторных диодов. Исторически первый вариант конструкции диода с барьером Шоттки представляет собой структуру с контактом металл–полупроводник, созданным в точке соприкосновения металлической проволоки с поверхностью поликристаллической пластины кремния. Такая конструкция получила название точечного диода.

Как показано на рис. 1.7, точечный диод состоит из поликристаллического образца кремнияp-типа1, в контакте с которым находится пружина из заостренной на конце вольфрамовой проволоки2. Электроды3и4спаяны с керамическим корпусом5. Острие пружины приваривается к полупроводнику пропусканием импульса тока. В месте сварки образуется барьер Шоттки весьма малой площади, что обусловливает малую емкость перехода и высокое значение. Такая структура далека от совершенства, что приводит к отклонению его ВАХ от идеальной и появлению избыточных шумов.

Эти недостатки отсутствуют в планарных диодах – эпитаксиальных структурах с напыленной металлической пленкой (рис. 1.8). Такой ДБШ представляет собой мезаструктуру из арсенида галлия. Металлизация 1, нанесенная методом вакуумного испарения, образует с эпитаксиальной пленкой-типа барьер Шоттки2, по своим свойствам близкий к идеальному. Сильнолегированнаяn⁺-подложка3способствует малому сопротивлению.Ввиду этого, несмотря на большую по сравнению с точечным диодом емкость, такой ДБШ имеет более высокую критическую частоту при меньшем уровне шумов.

Обращенные туннельные диода содержат узкий -переход, образованный в германии (или в любом другом полупроводнике) методом диффузии или вплавления. Обычно такой переход создается в месте контакта германия-типа с пружиной из сплава.В отличие от обычных туннельных диодов, в ОТД вырожденной является только одна сторона -перехода, вследствие чего ВАХ не имеет падающего участка на зависимости.

Такой тип диод имеет высокую токовую чувствительность, малые шумы и может работать без постоянного смещения. К числу недостатков ОТД относится большая емкость p-перехода, для уменьшения которой стремятся к уменьшению площади, что в свою очередь сокращает допустимые уровни детектированной СВЧ мощности.

1.3. Описание измерительной установки

Измерительная установка состоит из двух частей. Первая предназначена для снятия статических ВАХ и включает в себя плату, на которой укреплены диоды разных типов, коммутирующий переключатель, источник питания и амперметр. Вторая часть используется для измерений на СВЧ. Схема измерительной установки показана на рис. 1.9. В состав схемы входят генератор 1, подключенный через вентиль2, калибровочный аттенюатор3и измерительная линия4, подключенная к волноводной головке5.Она содержит встроенный аттенюатор6, волноводный трансформатор 7, исследуемый детекторный диод 8 и фильтр нижних частот 9. Постоянное смещение от источника 10 подается на диод через мультиметр, использующийся как микроамперметр 11 и дроссель 12, служащий для развязки цепей сигнала и смещения. Чтобы исключить наводки, микроамперметр и дроссель помещены в ферромагнитный экран 13. Сигналы с зонда измерительной линии и выхода детектора с помощью переключателя 14 подаются на вход усилителя 15, а затем на осциллограф 16. Для индикации сигналов с измерительной линии и с выводов исследуемого диода могут применяться отдельные приборы.