4.2. Описание объекта исследований

Диод Ганна – двухэлектродная структура, представляющая собой объемный полупроводник (арсенид галлия или фосфид индия) 1с нанесенными на него катодным2и анодным3контактами, теплоотводом4и защитным слоем5 (рис. 4.8). В качестве объекта исследований используется планарный арсенидгаллиевый диод АА703, помещенный в корпус. Его основные характеристики: диапазон генерации 8…12 ГГц; длина активной областиL = 10 мкм; номинальное напряжение питания 8,5 В; рабочий ток при номинальном напряжении питания 270 мА; выходная мощность генерации ври номинальном напряжении питания 1 мВт;сопротивление диода по постоянному току составляет 3…20 Ом при напряжениях питанияU_Д =0,5…8,5 В; максимально допустимая рабочая температура диода +75 С.

4.3. Описание экспериментальной установки

Диод размещен в резонаторной камере, представляющей собой отрезок волновода 2310 мм с короткозамкнутым подвижным плунжером, с помощью которого производится перестройка частоты объемного резонатора.

Установка (рис. 4.9) состоит из волноводного отрезка с ДГ1, перестраиваемого подвижного волноводного плунжера2, волноводного разветвителя3, частотомера4, измерителя мощности5, волноводного переключателя9, а также панорамного измерителя, состоящего из генератора качающейся частоты (ГКЧ)6, индикатора7и двух направленных ответвителей12. Напряжение смещения подается на ДГ с блока питания (БП)8. Статические характеристики измеряются с помощью вольтметра и миллиамперметра. Данная измерительная установка позволяет исследовать ДГ в качестве активного элемента, как генератора, так и усилителя отражательного типа, используя переключатель9. Измерение характеристик усилителя осуществляется с по-мощью панорамного измерителя, включенного по отражательной схеме. Ферритовый вентиль11исполняет роль нагрузки. Регулировка уровня мощности генератора и измерение усиления осуществляется аттенюатором10.

4.4. Предварительное задание

1. Изучить теоретическую часть работы. При необходимости обратиться к рекомендованной литературе.

2. Провести предварительные расчеты. Определить значение порогового напряжения и частоты генерации в пролетном режиме, исходя из того, что в арсениде галлия при температуре300  К значение пороговой напряженности электрического поля, а скорость насыщения. При этом считать, что поле в активной области распределено однородно, т. е. пролетная длина совпадает с длиной этой области.

3. Подготовить таблицы для снятия экспериментальных зависимостей.

4.5. Основное задание

1. Снять статическую вольтамперную характеристику ДГ.

2. Исследовать ДГ в качестве активного элемента генератора.

2.1. Исследовать электрическую перестройку генератора. При фиксированном положении плунжера снять зависимость выходной мощностии частоты колебанийот напряжения питания диода.

2.2. Исследовать механическую перестройку. При фиксированном напряжении питания диода снять зависимости выходной мощностии частоты генерируемых колебанийот положения короткоэамыкающего плунжера.

3. Исследовать ДГ в качестве активного элемента усилителя. При фиксированном напряжении на диоде перемещением плунжера добиться усиления в полосе частот. В качестве прибора, регистрирующего выходной сигнал, использовать индикаторный блок панорамного измерителя КСВ. Коэффициент усиления определять с помощью прецизионного аттенюатора, включенного между измерительным генератором и диодом Ганна. Исследовать зависимость коэффициента усиленияот положения настроечного плунжераи напряжения смещения.