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ivanov666
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Файл:Аналоговые устройства приемопередатчиков
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8. Ɇɟɬɨɞɵ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
ɫɥɭɱɚɟ ɫɩɟɤɬɪ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɛɭɞɟɬ ɫɨɫɬɨɹɬɶ ɢɡ ɧɟɱɟɬɧɵɯ ɝɚɪɦɨɧɢɤ ɢ
ɧɭɥɟɜɨɣ ɱɚɫɬɨɬɵ, ɫ ɪɨɫɬɨɦ ɱɢɫɥɚ ɝɚɪɦɨɧɢɤ ɮɨɪɦɚ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜɫɟ ɛɨɥɟɟ
ɩɪɢɥɢɠɚɟɬɫɹ ɤ ɩɪɹɦɨɭɝɨɥɶɧɨɣ.
ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ (2.25), ɞɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɧɟɱɟɬɧɵɯ ɝɚɪɦɨɧɢɤ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜ
ɫɨɫɬɚɜɟ ɫɩɟɤɬɪɚ ɬɨɤɚ ɬɚɤɠɟ ɞɨɥɠɧɵ ɛɵɬɶ ɧɟɱɟɬɧɵɟ ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ. Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ
ɮɨɪɦɭ ɬɨɤɚ, ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɭɸ ɞɥɹ ɪɟɠɢɦɚ B ɢ ɫɨɞɟɪɠɚɳɭɸ ɬɨɥɶɤɨ ɱɟɬɧɵɟ
ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ, ɫɥɟɞɭɟɬ ɨɛɨɝɚɬɢɬɶ ɧɟɱɟɬɧɵɦɢ ɝɚɪɦɨɧɢɤɚɦɢ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɩɟɪɟɜɟɞɹ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɜ ɫɥɟɝɤɚ ɩɟɪɟɧɚɩɪɹɠɟɧɧɵɣ ɪɟɠɢɦ ɪɚɛɨɬɵ [1] — ɪɢɫ. 8.4
˅˞˘
, ɦȺ
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
00.511.52
t, ɧɫ
p1
݅
Ɋɢɫ. 8.4. Ɏɨɪɦɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɬɨɤɚ, ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɚɹ ɞɥɹ ɪɟɠɢɦɚ F.
8.2.2. Ɏɨɪɦɢɪɨɜɚɧɢɟ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
ɫɨɜɨɤɭɩɧɨɫɬɶɸ LC-ɤɨɧɬɭɪɨɜ
ȿɫɥɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɪɚɛɨɬɚɟɬ ɜ ɤɥɚɫɫɟ B, ɟɝɨ ɜɵɯɨɞɧɚɹ ɰɟɩɶ — ɷɬɨ
ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵɣ ɤɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɵɣ ɤɨɧɬɭɪ, ɧɚɫɬɪɨɟɧɧɵɣ ɜ ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɭ
ɜɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ. ɉɪɨɫɬɟɣɲɢɦ ɫɩɨɫɨɛɨɦ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ,
ɛɥɢɡɤɨɝɨ ɤ ɦɟɚɧɞɪɭ, ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɜɤɥɸɱɟɧɢɟ ɦɟɠɞɭ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɦ ɢ ɤɨɧɬɭɪɨɦ
ɩɟɪɜɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨɝɨ ɤɨɧɬɭɪɚ, ɧɚɫɬɪɨɟɧɧɨɝɨ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɭ ɬɪɟɬɶɟɣ
ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ — ɪɢɫ. 8.
131
Ɋɨɦɚɧɸɤ ȼ.Ⱥ. Ⱥɧɚɥɨɝɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ
Ɋɢɫ. 8.5. ɉɪɨɫɬɟɣɲɚɹ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɫɯɟɦɚ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɪɟɠɢɦɚ F.
8.2.3. Ɏɨɪɦɢɪɨɜɚɧɢɟ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ
ɨɬɪɟɡɤɚ ɩɟɪɟɞɚɸɳɟɣ ɥɢɧɢɢ
Ⱦɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜ ɜɢɞɟ ɦɟɚɧɞɪɚ ɜɯɨɞɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ
ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɰɟɩɢ ɞɨɥɠɧɨ ɢɦɟɬɶ ɦɚɤɫɢɦɭɦɵ ɧɚ ɧɟɱɟɬɧɵɯ ɝɚɪɦɨɧɢɤɚɯ ɱɚɫɬɨɬɵ
ɜɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ — ɩɟɪɜɨɣ, ɬɪɟɬɶɟɣ ɢ, ɯɨɬɹ ɛɵ, ɩɹɬɨɣ. ɗɬɨɝɨ ɦɨɠɧɨ
ɞɨɛɢɬɶɫɹ, ɩɪɢɦɟɧɢɜ ɨɬɪɟɡɨɤ ɩɟɪɟɞɚɸɳɟɣ ɥɢɧɢɢ, ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɞɥɢɧɚ ɤɨɬɨɪɨɣ
ɪɚɜɧɚ 90
ɝɞɟ ߣ — ɥɥɢɧɚ ɜɨɥɧɵ ɨɫɧɨɜɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɜ ɥɢɧɢɢ — ɪɢɫ. 8.6. Ʉɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɵɣ
ɤɨɧɬɭɪ L3, C3 ɧɚɫɬɪɨɟɧ ɜ ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɭ ɜɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɩɪɢ
ɜɵɫɨɤɨɣ ɞɨɛɪɨɬɧɨɫɬɢ ɟɝɨ ɪɟɡɨɧɚɧɫɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɜɟɥɢɤɨ, ɬɚɤ ɱɬɨ ɥɢɧɢɹ
ɧɚɝɪɭɠɟɧɚ ɧɚ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɩɨɪɬɚ P2. ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ, ɧɚ ɩɟɪɜɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢɤɟ
ɜɵɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɧɚɝɪɭɡɤɢ
ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɜ ɬɪɟɛɭɟɦɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɧɚ ɜɵɯɨɞɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ.
0
ɧɚ ɨɫɧɨɜɧɨɣ ɱɚɫɬɨɬɟ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɝɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɞɥɢɧɚ ɥɢɧɢɢ
ߣ
ൗ
PORT1
P=1
Z=25 Ohm
Pwr=5 dBm
CAP
ID=C1
C=7 pF
IND
ID=L1
L=50 nH
DCVS
ID=V1
V=-0.6 V
݈ൌ
I_METER
ID=AMP1
2
TOM1
1
ID=F1
AFAC=1
NFING=1
3
DCVS
ID=V2
V=3 V
,
Ͷ
TLIN
ID=TL1
Z0=50 Ohm
EL=92 Deg
F0=3 GHz
V_METER
ID=VM1
IND
ID=L2
L=13 nH
CAP
ID=C2
C=7 pF
IND
ID=L3
L=5.3 nH
CAP
ID=C3
C=0.53 pF
PORT
P=2
Z=17 Ohm
Ɋɢɫ. 8.6. ɋɯɟɦɚ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɤɥɚɫɫɚ F ɫ ɨɬɪɟɡɤɨɦ ɥɢɧɢɢ ɩɟɪɟɞɚɱɢ.
132
8. Ɇɟɬɨɞɵ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
ɇɚ ɜɵɫɲɢɯ ɧɟɱɟɬɧɵɯ ɝɚɪɦɨɧɢɤɚɯ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɤɨɧɬɭɪɚ ɦɚɥɨ,
ɧɚɝɪɭɡɤɨɣ ɥɢɧɢɢ ɮɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɤɨɪɨɬɤɨɟ ɡɚɦɵɤɚɧɢɟ ɢ ɟɟ ɜɯɨɞɧɨɟ
ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɨɤɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɛɨɥɶɲɢɦ. Ⱦɥɢɧɚ ɜɨɥɧɵ ɜ ɥɢɧɢɢ ɧɚ
ɱɚɫɬɨɬɟ ɬɪɟɬɶɟɣ ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ ɨɫɧɨɜɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ߣ
͵ߣ
ଷ
ൗ
ɝɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɞɥɢɧɚ ɥɢɧɢɢ ݈ൌ
. Ʌɢɧɢɹ ɬɚɤɨɣ ɞɥɢɧɵ ɩɪɟɨɛɪɚɡɭɟɬ
Ͷ
=
ଷ
, ɩɨɷɬɨɦɭ
͵
ߣ
ൗ
ɦɚɥɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɜ ɛɨɥɶɲɨɟ. Ƚɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɞɥɢɧɚ ɥɢɧɢɢ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɟ
ͷߣ
ହ
ɩɹɬɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ ݈ൌ
ൗ
ǡ ɩɨɷɬɨɦɭ ɚɧɚɥɨɝɢɱɧɨɟ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ
Ͷ
ɧɚ ɩɹɬɨɣ ɢ ɞɪɭɝɢɯ ɜɵɫɲɢɯ ɧɟɱɟɬɧɵɯ ɝɚɪɦɨɧɢɤɚɯ.
ɇɚ ɪɢɫ. 8.7 ɩɨɤɚɡɚɧɚ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɨɬ ɱɚɫɬɨɬɵ ɦɨɞɭɥɹ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɢɦɩɟɞɚɧɫɚ
ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɰɟɩɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɱɚɫɬɨɬɵ 3 ȽȽɰ, ɫɨɞɟɪɠɚɳɟɣ ɨɬɪɟɡɨɤ ɥɢɧɢɢ,
ɤɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɵɣ ɤɨɧɬɭɪ ɢ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɧɚɝɪɭɡɤɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ.
ȁܼȁ, Ɉɦ
300
250
200
150
100
50
0
1 3 5 7 9 111315171920
.
f, ȽȽɐ
Ɋɢɫ. 8.7. Ɂɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɦɨɞɭɥɹ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɢɦɩɟɞɚɧɫɚ ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɰɟɩɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɨɬ
ɱɚɫɬɨɬɵ.
Ɋɚɛɨɬɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɜ ɪɟɠɢɦɟ F ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɩɨɥɭɱɢɬɶ ɜɟɫɶɦɚ ɜɵɫɨɤɢɣ ɄɉȾ
ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ. ɇɚ ɪɢɫ. 8.8 ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɵ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɄɉȾ ɞɨɛɚɜɥɟɧɧɨɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ
(PAE) ߟ
ɨɬ ɱɚɫɬɨɬɵ ɜɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɞɥɹ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ ɤɥɚɫɫɨɜ Ⱥ, B ɢ F,
ˇ
ɪɚɛɨɬɚɸɳɢɯ ɜɛɥɢɡɢ ɱɚɫɬɨɬɵ 3 ȽȽɰ.
133
Ɋɨɦɚɧɸɤ ȼ.Ⱥ. Ⱥɧɚɥɨɝɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ
ߟ
ˇ
, %
80
60
40
20
0
-20
12345
2.583 GHz
70.8
f, ȽȽɰ
Ɋɢɫ. 8.8. Ɂɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɄɉȾ ɞɨɛɚɜɥɟɧɧɨɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ ɨɬ ɱɚɫɬɨɬɵ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ
¨ — ɪɟɠɢɦ Ⱥ, Ƒ — ɪɟɠɢɦ B, ¸- ɪɟɠɢɦ F.
Ⱦɚɥɶɧɟɣɲɢɟ ɩɨɩɵɬɤɢ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ PAE ɫɨɫɬɨɢɬ ɜ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɢ ɱɢɫɥɚ
ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵɯ LC-ɤɨɧɬɭɪɨɜ, ɧɚɫɬɪɨɟɧɧɵɯ ɧɚ ɧɟɱɟɬɧɵɟ ɝɚɪɦɨɧɢɤɢ (ɬɪɟɬɶɸ,
ɩɹɬɭɸ ɢ ɬ. ɞ.) ɜɯɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɮɨɪɦɢɪɨɜɚɧɢɢ ɛɨɥɟɟ ɫɥɨɠɧɵɯ ɫɯɟɦ
ɫɨɞɟɪɠɚɳɢɯ ɨɬɪɟɡɤɢ ɥɢɧɢɣ ɩɟɪɟɞɚɱɢ.
8.3. ɍɜɟɥɢɱɟɧɢɟ ɪɚɛɨɱɢɯ ɱɚɫɬɨɬ ɢ ɜɵɯɨɞɧɨɣ
ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ ɩɭɬɟɦ ɩɪɢɦɟɧɟɧɢɹ ɛɨɥɟɟ
ɫɨɜɟɪɲɟɧɧɵɯ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ
Ɋɚɡɜɢɬɢɟ ɬɟɯɧɢɤɢ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɧɚ ɩɭɬɢ
ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɪɚɛɨɱɢɯ ɱɚɫɬɨɬ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɤɚɱɟɫɬɜɚ, ɫɧɢɠɟɧɢɹ
ɪɚɡɦɟɪɨɜ. ɇɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɪɚɡɪɚɛɚɬɵɜɚɸɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ ɦɨɧɨɥɢɬɧɵɯ
ɦɢɤɪɨɜɨɥɧɨɜɵɯ ɢɧɬɟɝɪɚɥɶɧɵɯ ɫɯɟɦ (ɆɆɂɋ) ɧɚ ɛɚɡɟ ɧɨɜɟɣɲɢɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚɯ,
ɜɵɩɨɥɧɹɟɦɵɯ ɬɚɤɢɯ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚɯ, ɤɚɤ ɚɪɫɟɧɢɞ ɝɚɥɥɢɹ GaAs, ɧɢɬɪɢɞ
ɝɚɥɥɢɹ GaN, ɤɚɪɛɢɞ ɤɪɟɦɧɢɹ SiC, ɮɨɫɮɢɞ ɢɧɞɢɹ InP.
8.3.1. Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɨɦ HBT.
ȼ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɦ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɟ HBT (Heterojunction Bipolar Transistor)
ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɣ ɩɟɪɟɯɨɞ n-p ɡɚɦɟɧɟɧ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɨɦ. Ⱦɥɹ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ
ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ HBT ɢɡɝɨɬɨɜɥɹɸɬ ɢɡ ɚɪɫɟɧɢɞɚ ɝɚɥɥɢɹ
(GaAs), ɚ ɞɥɹ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɷɦɢɬɬɟɪɧɨɝɨ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɚ ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɬɪɨɣɧɨɟ
ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɨɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟ AlGaAs.
ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ HBT ɩɨɤɚɡɚɧɚ ɧɚ ɪɢɫ. 8.9. Ɍɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɜɵɩɨɥɧɟɧ ɧɚ
ɩɨɥɭɢɡɨɥɢɪɭɸɳɟɣ ɩɨɞɥɨɠɤɟ ɚɪɫɟɧɢɞɚ ɝɚɥɥɢɹ, ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ — ɷɬɨ ɫɥɨɣ GaAs n-
134
8. Ɇɟɬɨɞɵ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
ɬɢɩɚ, ɛɚɡɚ — ɜɵɫɨɤɨɥɟɝɢɪɨɜɚɧɧɵɣ ɫɥɨɣ GaAs p-ɬɢɩɚ, ɚ ɷɦɢɬɬɟɪ — AlGaAs nɬɢɩɚ. Ɏɢɡɢɱɟɫɤɢɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ ɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɟ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ HBT ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɧɟ
ɨɬɥɢɱɚɸɬɫɹ ɨɬ ɩɪɨɰɟɫɫɨɜ ɜ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɟ BJT, ɨɞɢɧɚɤɨɜɵ ɢɯ ɷɤɜɢɜɚɥɟɧɬɧɵɟ
ɫɯɟɦɵ ɢ ɨɩɢɫɚɧɢɹ ɧɟɥɢɧɟɣɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ.
Ɋɢɫ. 8.9. ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ HBT.
ɂɡɦɟɧɟɧɢɟ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɨɝɨ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚ ɢ ɡɚɦɟɧɚ ɷɦɢɬɬɟɪɧɨɝɨ n-p
ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɨɦ ɩɪɢɜɟɥɢ ɤ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɩɪɟɢɦɭɳɟɫɬɜɚɦ:
1) ɭɜɟɥɢɱɢɥɚɫɶ ɝɪɚɧɢɱɧɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ,
2) ɭɦɟɧɶɲɢɥɢɫɶ ɦɟɠɷɥɟɤɬɪɨɞɧɵɟ ɟɦɤɨɫɬɢ, ɱɬɨ ɫɧɢɡɢɥɨ ɭɪɨɜɟɧɶ
ɧɟɥɢɧɟɣɧɵɯ ɢɫɤɚɠɟɧɢɣ,
3) ɭɜɟɥɢɱɢɥɨɫɶ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨ ɞɨɩɭɫɬɢɦɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ-
ɷɦɢɬɬɟɪ.
Ʉɨɦɩɶɸɬɟɪɧɚɹ ɦɨɞɟɥɶ HBT ɩɪɢɜɟɞɟɧɚ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɜ [12].
8.3.2. ɉɨɥɟɜɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ HEMT
ɋ ɰɟɥɶɸ ɞɚɥɶɧɟɣɲɟɝɨ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɱɚɫɬɨɬɵ ɭɫɢɥɢɜɚɟɦɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ
ɩɪɟɞɥɨɠɟɧ ɩɨɥɟɜɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɨɦ HEMT (High Electron
Mobility Transistor). Ƚɪɚɧɢɱɧɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɞɥɢɧɨɣ
ɩɪɨɥɟɬɧɨɝɨ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ ݈ ɢ ɞɪɟɣɮɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ݒ
Ⱦɥɹ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɹ ɜɪɟɦɟɧɢ ɩɪɨɥɟɬɚ ɧɭɠɧɨ ɭɦɟɧɶɲɚɬɶ ݈ ɢ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɬɶ ݒ
ȼɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɫ ɭɦɟɧɶɲɟɧɧɨɣ ɞɥɢɧɨɣ ݈ ɨɝɪɚɧɢɱɢɜɚɟɬɫɹ
ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɦɢ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɹɦɢ. Ⱦɪɟɣɮɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɧɨɫɬɢ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ E. ɇɚ ɥɢɧɟɣɧɨɦ ɭɱɚɫɬɤɟ ɷɬɨɣ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ
ݒ
= ߤ E,
ˇ
ɝɞɟ ߤ — ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɂɡ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢ ɨɫɜɨɟɧɧɵɯ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜ ɜɵɫɨɤɨɣ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶɸ
ɨɛɥɚɞɚɟɬ ɚɪɫɟɧɢɞ ɝɚɥɥɢɹ, ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɤɨɬɨɪɨɦ ɩɪɢ ɨɛɵɱɧɨ
.
ˇ
.
ˇ
135
Ɋɨɦɚɧɸɤ ȼ.Ⱥ. Ⱥɧɚɥɨɝɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ
ଶ
˔ˏ
ൗ
ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɨɦ ɭɪɨɜɧɟ ɥɟɝɢɪɨɜɚɧɢɹ ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 5000 -6000
. ɉɨ ɷɬɨɣ
˅˔
ɩɪɢɱɢɧɟ HEMT — ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ ɢɡɝɨɬɨɜɥɹɸɬ ɢɡ GaAs. ɋ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟɦ
ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ ɩɪɢɦɟɫɟɣ ɜ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɟ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɩɚɞɚɟɬ, ɧɚɢɛɨɥɟɟ
ɜɵɫɨɤɚɹ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɜ ɱɢɫɬɨɦ ɧɟɥɟɝɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɦɚɬɟɪɢɚɥɟ, ɨɞɧɚɤɨ ɜ ɧɟɦ
ɨɬɫɭɬɫɬɜɭɸɬ ɩɨɞɜɢɠɧɵɟ ɡɚɪɹɞɵ.
ɂɞɟɹ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɤɚɧɚɥɟ ɫɨɫɬɨɢɬ ɜ
ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɢ ɧɟɥɟɝɢɪɨɜɚɧɧɨɝɨ GaAs, ɜ ɤɨɬɨɪɵɣ ɜɜɨɞɹɬɫɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ ɢɡ
ɞɪɭɝɨɝɨ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚ. ȼ HEMT — ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɟ ɞɥɹ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɡɚɬɜɨɪɚ, ɜɦɟɫɬɨ
ɤɨɧɬɚɤɬɚ ɦɟɬɚɥɥ — ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤ, ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɬɪɨɣɧɨɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ:
ɛɟɫɩɪɢɦɟɫɧɵɣ GaAs– n AlGaAs– ɦɟɬɚɥɥ. ɍɩɪɨɳɟɧɧɚɹ ɫɬɪɭɤɬɭɪɚ HEMT —
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ
ɩɨɤɚɡɚɧɚ ɧɚ ɪɢɫ. 2.
Ɋɢɫ. 8.10. ɋɬɪɭɤɬɭɪɚ HEMT — ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ
ɇɚ ɝɪɚɧɢɰɟ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɝɨ ɡɚɬɜɨɪɚ ɢ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚ AlGaAs ɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ
ɛɚɪɶɟɪ ɒɨɬɤɢ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɫɨɡɞɚɟɬ ɨɛɟɞɧɟɧɧɭɸ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨ ɡɚɪɹɠɟɧɧɭɸ
ɨɛɥɚɫɬɶ ɜ AlGaAs, ɚ ɦɟɠɞɭ AlGaAs ɢ GaAs — ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞ. ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɜ
ɱɢɫɬɵɣ GaAs ɜɵɬɟɫɧɹɟɬɫɹ ɨɛɥɚɤɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ, ɩɪɢɥɨɠɟɧɧɨɝɨ ɦɟɠɞɭ ɢɫɬɨɤɨɦ ɢ ɫɬɨɤɨɦ, ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɩɨ
ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɸ ɤ ɫɬɨɤɭ.
Ȼɥɚɝɨɞɚɪɹ ɬɨɦɭ, ɱɬɨ ɚɪɫɟɧɢɞ ɝɚɥɥɢɹ ɧɟ ɥɟɝɢɪɨɜɚɧ, ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɨɤɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɜɟɫɶɦɚ ɜɵɫɨɤɨɣ — ɞɨ 8000 ɫɦ
2
/(ȼ·ɫ) ɢ ɜɵɲɟ. ɂɡɦɟɧɟɧɢɟ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɦɟɠɞɭ ɡɚɬɜɨɪɨɦ ɢ ɢɫɬɨɤɨɦ ɦɟɧɹɟɬ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɸ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ,
ɜɵɬɟɫɧɹɟɦɵɯ ɢɡ AlGaAs ɜ ɤɚɧɚɥ, ɱɬɨ ɢ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɸ ɬɨɤɚ ɫɬɨɤɚ
ɢɡ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɜ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɣ.
Ⱦɥɹ ɤɨɦɩɶɸɬɟɪɧɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜɚɧɢɹ HEMT — ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɩɪɢɝɨɞɧɵ
ɛɨɥɶɲɢɧɫɬɜɨ ɦɨɞɟɥɟɣ, ɪɚɡɪɚɛɨɬɚɧɧɵɯ ɞɥɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ MESFET.
8.3.3. ɋɪɚɜɧɟɧɢɟ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ
Ⱦɥɹ ɋȼɑ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ 4 ɨɫɧɨɜɧɵɯ ɬɢɩɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ:
í ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɣ ɫ n-p-n ɩɟɪɟɯɨɞɚɦɢ (BJT),
í ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɣ ɫ ɷɦɢɬɬɟɪɧɵɦ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɨɦ (HBT),
136
8. Ɇɟɬɨɞɵ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
í ɩɨɥɟɜɨɣ ɫ ɡɚɬɜɨɪɨɦ ɜ ɜɢɞɟ ɛɚɪɶɟɪɚ ɒɨɬɤɢ (MESFET),
í ɩɨɥɟɜɨɣ ɫ ɡɚɬɜɨɪɨɦ ɜ ɜɢɞɟ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɚ (HEMT).
Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ BJT ɜɵɩɨɥɧɹɸɬ ɢɡ ɤɪɟɦɧɢɹ, ɭ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɜɵɫɨɤɚɹ
ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ, ɨɞɧɚɤɨ ɧɢɡɤɚɹ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɨɝɪɚɧɢɱɢɜɚɟɬ
ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɟ ɱɚɫɬɨɬɵ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɱɚɫɬɨ ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɵɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ
ɞɥɹ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ HBT — ɚɪɫɟɧɢɞ ɝɚɥɥɢɹ, ɢɦɟɸɳɢɣ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ
ɛɨɥɶɲɭɸ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɷɬɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ ɛɨɥɟɟ ɜɵɫɨɤɨɱɚɫɬɨɬɧɵ. ɇɨ
ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ GaAs ɧɢɠɟ, ɱɟɦ ɭ Si, ɩɨɷɬɨɦɭ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ HBT
ɦɟɧɶɲɟ. ɇɚɢɛɨɥɟɟ ɜɵɫɨɤɨɱɚɫɬɨɬɧɵ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ ɢɡ GaAs, ɤɪɨɦɟ HBT, — ɷɬɨ
ɩɨɥɟɜɵɟ
MESFET ɢ, ɨɫɨɛɟɧɧɨ, HEMT.
ɇɟɥɢɧɟɣɧɵɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɜɢɞɨɦ ɩɟɪɟɯɨɞɧɨɣ ɜɨɥɶɬɚɦɩɟɪɧɨɣ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɢ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶɸ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɬɨɤɚ ɨɬ ɜɯɨɞɧɨɝɨ
ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɜɨɥɶɬ-ɤɭɥɨɧɧɵɦɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɚɦɢ (ȼɄɏ) ɜɧɭɬɪɟɧɧɢɯ
ɟɦɤɨɫɬɟɣ. ɋɪɚɜɧɢɜɚɹ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɟ ɢ ɩɨɥɟɜɵɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ, ɡɚɦɟɱɚɟɦ, ɱɬɨ ɜ
ɩɨɥɟɜɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚɯ ɨɬɫɭɬɫɬɜɭɟɬ ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɚɹ ɟɦɤɨɫɬɶ, ȼɄɏ ɤɨɬɨɪɨɣ
ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɛɨɥɟɟ ɧɟɥɢɧɟɣɧɚ, ɱɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɢ ɛɚɪɶɟɪɧɵɯ ɟɦɤɨɫɬɟɣ
ɩɟɪɟɯɨɞɨɜ. ɉɨɷɬɨɦɭ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɧɟɥɢɧɟɣɧɨɫɬɢ ɩɨɥɟɜɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɥɭɱɲɟ,
ɱɟɦ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ.
Ʉɨɧɫɬɪɭɤɰɢɹ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɜɥɢɹɟɬ ɧɚ ɢɯ ɲɭɦɨɜɵɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ. ȼ ɩɨɥɟɜɵɯ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚɯ ɬɨɤ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɤɚɧɚɥɚ ɩɪɨɬɟɤɚɟɬ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ
ɩɨɞɥɨɠɤɢ, ɩɨɷɬɨɦɭ ɞɟɮɟɤɬɵ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɸɬ ɮɥɢɤɤɟɪ-ɲɭɦ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ (ɧɢɡɤɨɱɚɫɬɨɬɧɵ ɲɭɦ ɜɢɞɚ
ɮɥɢɤɤɟɪ
-ɲɭɦɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɝɪɚɧɢɱɧɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ ܨ
ͳ
ൗሻ. Ʉɨɥɢɱɟɫɬɜɟɧɧɨɣ ɨɰɟɧɤɨɣ
ܨ
ɮɥɭɤɬɭɚɰɢɣ ɬɨɤɚ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɣ
˗ˎ
ɫɩɟɤɬɪɚɥɶɧɚɹ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɮɥɢɤɤɟɪ-ɲɭɦɚ ɪɚɜɧɚ ɫɩɟɤɬɪɚɥɶɧɨɣ
ɩɥɨɬɧɨɫɬɢ ɬɟɩɥɨɜɨɝɨ ɲɭɦɚ. ȼ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚɯ ɬɨɤ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɟɧ
ɫɬɪɭɤɬɭɪɟ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚ ɢ ɮɥɢɤɤɟɪ-ɲɭɦ ɢ ܨ
ɦɟɧɶɲɟ, ɱɟɦ ɜ ɩɨɥɟɜɵɯ. ȼ ɬɨ
˗ˎ
ɠɟ ɜɪɟɦɹ, ɬɟɩɥɨɜɨɣ ɲɭɦ (ɨɧ ɨɰɟɧɢɜɚɟɬɫɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɦ ɲɭɦɚ) ɩɨɥɟɜɵɯ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɧɢɠɟ, ɱɟɦ ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ.
8.4. ɉɪɢɦɟɧɟɧɢɟ ɛɨɥɟɟ ɫɨɜɟɪɲɟɧɧɵɯ
ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ
Ⱦɚɥɶɧɟɣɲɟɟ ɭɫɨɜɟɪɲɟɧɫɬɜɨɜɚɧɢɟ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ ɨɫɧɨɜɚɧɨ ɧɚ
ɩɪɢɦɟɧɟɧɢɢ ɞɪɭɝɢɯ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ ɫ ɰɟɥɶɸ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɬɚɤɢɯ
ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ, ɤɚɤ ɱɚɫɬɨɬɚ ɭɫɢɥɢɜɚɟɦɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɜɵɯɨɞɧɚɹ
ɦɨɳɧɨɫɬɶ, ɭɪɨɜɟɧɶ ɲɭɦɚ. Ⱦɥɹ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ ɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ ɜɚɠɧɨ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟ
ɱɚɫɬɨɬɵ ɫɨɱɟɬɚɬɶ ɫ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟɦ ɦɨɳɧɨɫɬɢ, ɚ ɞɥɹ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ ɩɪɢɟɦɧɢɤɨɜ
ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟ ɱɚɫɬɨɬɵ ɠɟɥɚɬɟɥɶɧɨ ɫɨɩɪɨɜɨɠɞɚɬɶ ɫɧɢɠɟɧɢɟɦ ɭɪɨɜɧɹ ɲɭɦɚ. ɉɪɢ
ɚɧɚɥɢɡɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ, ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɵɯ ɞɥɹ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ,
ɭɱɢɬɵɜɚɸɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɢɯ ɫɜɨɣɫɬɜɚ:
137
Ɋɨɦɚɧɸɤ ȼ.Ⱥ. Ⱥɧɚɥɨɝɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ
1) ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ,
2) ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɚɹ ɞɪɟɣɮɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ,
3) ɲɢɪɢɧɚ ɡɚɩɪɟɳɟɧɧɨɣ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɡɨɧɵ,
4) ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɩɪɨɧɢɰɚɟɦɨɫɬɶ,
5) ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ.
Ⱦɥɹ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɱɚɫɬɨɬɵ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɧɭɠɧɵ ɜɵɫɨɤɢɟ ɞɪɟɣɮɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɢ
ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ, ɦɚɥɵɟ ɦɟɠɷɥɟɤɬɪɨɞɧɵɟ ɟɦɤɨɫɬɢ ɩɪɢɛɨɪɚ, ɤɨɬɨɪɵɟ
ɩɨɥɭɱɚɸɬɫɹ ɜ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚɯ ɫ ɦɚɥɨɣ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨɣ ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɣ
ɩɪɨɧɢɰɚɟɦɨɫɬɶɸ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚ. Ⱦɥɹ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɬɪɟɛɭɟɬɫɹ
ɜɵɫɨɤɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɩɢɬɚɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɬɟɦ ɛɨɥɶɲɟ, ɱɟɦ ɜɵɲɟ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨ
ɞɨɩɭɫɬɢɦɚɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɧɨɫɬɶ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ ɜ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɨɦ
ɩɪɢɛɨɪɟ. ɋ ɷɬɨɣ ɰɟɥɶɸ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɦɚɬɟɪɢɚɥɵ ɫ ɲɢɪɨɤɨɣ ɡɚɩɪɟɳɟɧɧɨɣ
ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɡɨɧɨɣ. ɋɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨɣ ɩɪɨɛɥɟɦɨɣ ɦɨɳɧɵɯ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ ɹɜɥɹɟɬɫɹ
ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɨɬɜɨɞɚ ɬɟɩɥɚ ɨɬ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɨɝɨ ɩɪɢɛɨɪɚ, ɞɥɹ ɦɨɳɧɵɯ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɜɵɛɢɪɚɸɬ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɫ ɜɵɫɨɤɨɣ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶɸ.
ȼ ɧɚɫɬɨɹɳɟɟ ɜɪɟɦɹ ɞɥɹ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɆɆɂɋ, ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɦ, ɩɪɢɦɟɧɹɸɬɫɹ
ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɢ:
Si — ɤɪɟɦɧɢɣ,
GaAs — ɚɪɫɟɧɢɞ ɝɚɥɥɢɹ,
GaN —
ɧɢɬɪɢɞ ɝɚɥɥɢɹ,
InP — ɮɨɫɮɢɞ ɢɧɞɢɹ,
SiC — ɤɚɪɛɢɞ ɤɪɟɦɧɢɹ.
ȼ ɬɚɛɥɢɰɟ 8.1 ɩɪɢɜɟɞɟɧɵ ɧɟɤɨɬɨɪɵɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɭɤɚɡɚɧɧɵɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ.
Ɍɚɛɥɢɰɚ 8. 1. ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ
Ɋɚɡɦɟɪɧɨɫɬɶ Si GaAs GaN InP SiC
ɉɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
Ɇɚɤɫɢɦɚɥɶɧɚɹ
ɞɪɟɣɮɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɒɢɪɢɧɚ ɡɚɩɪɟɳɟɧɧɨɣ
ɡɨɧɵ
ɇɚɩɪɹɠɟɧɧɨɫɬɶ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ
ɩɪɨɛɨɹ
Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ
ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ
ɩɪɨɧɢɰɚɟɦɨɫɬɶ
Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ
ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ
* Ɇɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɢ ɭɤɚɡɚɧɵ ɞɥɹ ɝɟɬɟɪɨɫɬɪɭɤɬɭɪ
ଶ
˔ˏ
ൗ
ʑ˔
˔ˏ
Τ
ͳͲ
ɷȼ 1,12 1,43 3,4 1,34 3,2
ʛʑ
ൗ
˔ˏ
- 11,9 12,5 9,5 12,4 10
ʑ˕
ൗ
ʙ˔ˏ
1500
˔
0,3 0,4 3,3 0,45 3,3
1.5 0,54 1.3 0.67 4
5600 —
8000
1 1,5 2 2,5 2
400 —
*
1500
4000 500
*
138
8. Ɇɟɬɨɞɵ ɭɥɭɱɲɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
ɂɡ ɬɚɛɥɢɰɵ 8.1 ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɞɥɹ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ
ɠɟɥɚɬɟɥɶɧɨ ɞɥɹ ɧɨɜɵɯ ɩɪɢɛɨɪɨɜ ɩɪɢɦɟɧɹɬɶ ɧɢɬɪɢɞ ɝɚɥɥɢɹ ɢ ɤɚɪɛɢɞ ɤɪɟɦɧɢɹ.
ɍ ɷɬɢɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ ɧɚɢɛɨɥɶɲɚɹ ɲɢɪɢɧɚ ɡɚɩɪɟɳɟɧɧɨɣ ɡɨɧɵ, ɚ, ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ,
ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɜɵɫɨɤɚɹ ɩɪɨɛɢɜɧɚɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ, ɱɬɨ
ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɬɶ ɩɨɞɜɨɞɢɦɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɩɢɬɚɧɢɹ. ɍ GaN ɢ SiC
ɜɵɫɨɤɚɹ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ, ɷɬɨ ɨɛɥɟɝɱɚɟɬ ɨɬɜɨɞ ɬɟɩɥɚ ɨɬ ɦɨɳɧɵɯ ɩɪɢɛɨɪɨɜ.
Ʉɪɨɦɟ ɬɨɝɨ, ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɧɢɡɤɚɹ ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɩɪɨɧɢɰɚɟɦɨɫɬɶ ɷɬɢɯ
ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ ɧɚɢɦɟɧɶɲɚɹ, ɱɬɨ ɫɧɢɠɚɟɬ ɦɟɠɷɥɟɤɬɪɨɞɧɵɟ ɟɦɤɨɫɬɢ ɢ, ɩɨɦɢɦɨ
ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɹ ɱɚɫɬɨɬɵ, ɨɫɥɚɛɥɹɟɬ ɜɥɢɹɧɢɟ ɢɯ ɧɟɥɢɧɟɣɧɵɯ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɧɚ
ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɧɟɥɢɧɟɣɧɨɫɬɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ.
Ⱦɥɹ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɜɵɫɨɤɨɱɚɫɬɨɬɧɵɯ ɩɪɢɛɨɪɨɜ ɠɟɥɚɬɟɥɶɧɨ ɩɪɢɦɟɧɹɬɶ ɚɪɫɟɧɢɞ
ɝɚɥɥɢɹ ɢ ɮɨɫɮɢɞ ɢɧɞɢɹ. ɍ GaAs
ɫɚɦɚɹ ɜɵɫɨɤɚɹ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ, ɚ ɭ
InP ɧɚɢɛɨɥɶɲɚɹ ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɞɪɟɣɮɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ. Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɧɚɢɛɨɥɟɟ
ɩɟɪɫɩɟɤɬɢɜɧɵɦɢ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚɦɢ ɞɥɹ ɧɨɜɵɯ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ ɹɜɥɹɸɬɫɹ
ɧɢɬɪɢɞ ɝɚɥɥɢɹ, ɤɚɪ
ɛɢɞ ɤɪɟɦɧɢɹ, ɮɨɫɮɢɞ ɢɧɞɢɹ. ȼ ɬɚɛɥɢɰɟ 8.2 ɩɪɢɜɟɞɟɧɵ
ɬɢɩɢɱɧɵɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ, ɜɵɩɭɫɤɚɟɦɵɯ ɪɚɡɥɢɱɧɵɦɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɟɥɹɦɢ.
Ɍɚɛɥɢɰɚ 8.2. ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ
ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ
ɦɨɳɧɨɫɬɢ
ʑ˕
ൗ
ˏˏ
*
,
Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ
ɲɭɦɚ, ɞȻ
Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɣ
BJT
Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɣ
HBT
ɉɨɥɟɜɨɣ
MESFET
ɉɨɥɟɜɨɣ HEMT
ɢɡ GaAs
ɉɨɥɟɜɨɣ HEMT
ɢɡ GaN
ɉɨɥɟɜɨɣ HEMT
ɢɡ SiC
ɇɚɢɛɨɥɶɲɚɹ
ɱɚɫɬɨɬɚ
ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ,
ȽȽɰ
10 5 2 0,05
20 4 3 0,05
15 1 1 100
50 1,5 1 100
> 50 > 7 1 100
10 5 3 100
x ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ ɦɨɳɧɨɫɬɢ — ɷɬɨ ɜɵɯɨɞɧɚɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ,
ɨɬɧɟɫɟɧɧɚɹ ɤ 1 ɦɦ ɲɢɪɢɧɵ ɡɚɬɜɨɪɚ ( ɛɚɡɵ).
ɇɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɋȼɑ ɪɚɡɪɚɛɚɬɵɜɚɸɬ ɜ ɜɢɞɟ ɦɨɧɨɥɢɬɧɵɯ ɦɢɤɪɨɜɨɥɧɨɜɵɯ
ɢɧɬɟɝɪɚɥɶɧɵɯ ɫɯɟɦ (ɆɆɂɋ), ɤɨɬɨɪɵɟ ɜɵɩɨɥɧɹɸɬ ɧɚ ɬɨɣ ɠɟ ɩɨɞɥɨɠɤɟ, ɱɬɨ ɢ
ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ. Ⱦɥɹ ɢɯ ɩɪɨɟɤɬɢɪɨɜɚɧɢɹ ɢɦɟɸɬɫɹ ɤɨɦɩɶɸɬɟɪɧɵɟ ɦɨɞɟɥɢ [5] —
[7], [12], ɩɪɢɝɨɞɧɵɟ ɞɥɹ ɫɢɫɬɟɦ ɚɜɬɨɦɚɬɢɡɢɪɨɜɚɧɧɨɝɨ ɩɪɨɟɤɬɢɪɨɜɚɧɢɹ ɬɢɩɚ
Microwave Office, ADS, Ansoft ɢ ɞɪɭɝɢɯ.
Ƚɪɚɧɢɱɧɚɹ
ɱɚɫɬɨɬɚ ɮɥɢɤɤɟɪ-
ɲɭɦɚ, ɆȽɰ
(ɧɚɢɛɨɥɶɲɚɹ)
139
Ɂɚɤɥɸɱɟɧɢɟ
ɋɨɜɟɪɲɟɧɫɬɜɨɜɚɧɢɟ ɰɢɮɪɨɜɵɯ ɦɢɤɪɨɫɯɟɦ, ɰɢɮɪɨ-ɚɧɚɥɨɝɨɜɵɯ ɢ ɚɧɚɥɨɝɨɜɨ –
ɰɢɮɪɨɜɵɯ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɬɟɥɟɣ ɩɪɢɜɟɥɨ ɤ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨɦɭ ɢɡɦɟɧɟɧɢɸ ɩɨɫɬɪɨɟɧɢɹ
ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ. ȿɫɥɢ ɪɚɞɢɨɫɜɹɡɶ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɟɬɫɹ ɷɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɵɦɢ
ɜɨɥɧɚɦɢ, ɱɚɫɬɨɬɵ ɤɨɬɨɪɵɯ ɧɟ ɩɪɟɜɵɲɚɸɬ ɟɞɢɧɢɰ ȽȽɰ, ɬɨ ɝɟɧɟɪɢɪɨɜɚɧɢɟ
ɜɵɫɨɤɨɱɚɫɬɨɬɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɢɯ ɦɨɞɭɥɹɰɢɹ ɢ ɞɟɦɨɞɭɥɹɰɢɹ, ɢɡɜɥɟɱɟɧɢɟ
ɢɧɮɨɪɦɚɰɢɢ ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɸɬɫɹ ɜ ɰɢɮɪɨɜɨɦ ɜɢɞɟ, ɢɡ ɚɧɚɥɨɝɨɜɵɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ
ɧɭɠɧɵ ɥɢɲɶ ɦɚɥɨɲɭɦɹɳɢɟ ɭɫɢɥɢɬɟɥɢ ɩɪɢɟɦɧɢɤɨɜ ɢ ɭɫɢɥɢɬɟɥɢ ɦɨɳɧɨɫɬɢ
ɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ. Ɍɚɤɢɟ ɪɚɞɢɨɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɹɬɫɹ ɤ, ɬɚɤ ɧɚɡɵɜɚɟɦɨɦɭ,
ɩɪɨɝɪɚɦɦɧɨ-ɤɨɧɮɢɝɭɪɢɪɨɟɦɨɦɭ ɪɚɞɢɨ (SDR — Software Defined Radio).
Ɉɞɧɚɤɨ, ɭɱɢɬɵɜɚɹ ɩɨɫɬɨɹɧɧɭɸ ɬɟɧɞɟɧɰɢɸ ɤ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɸ ɧɟɫɭɳɢɯ ɱɚɫɬɨɬ,
ɫɥɟɞɭɟɬ ɩɪɢɡɧɚɬɶ, ɱɬɨ ɚɧɚɥɨɝɨɜɵɟ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜɚ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ, ɩɨɩɪɟɠɧɟɦɭ, ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɵ. ɉɪɢ ɱɚɫɬɨɬɚɯ ɪɚɞɢɨɫɜɹɡɢ ɞɟɫɹɬɤɢ ɢ ɫɨɬɧɢ ȽȽɰ ɧɭɠɧɵ
ɦɢɤɪɨɫɯɟɦɵ ɝɟɧɟɪɚɬɨɪɨɜ, ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ, ɫɢɧɬɟɡɚɬɨɪɨɜ ɱɚɫɬɨɬ, ɦɨɞɭɥɹɬɨɪɨɜ,
ɞɟɦɨɞɭɥɹɬɨɪɨɜ, ɫɦɟɫɢɬɟɥɟɣ ɱɚɫɬɨɬ, ɚɧɚɥɨɝɨɜɵɯ ɮɢɥɶɬɪɨɜ ɢ ɞɪ. ɂɧɮɨɪɦɚɰɢɹ ɨ
ɫɨɫɬɚɜɟ, ɦɟɯɚɧɢɡɦɚɯ ɪɚɛɨɬɵ ɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɚɯ ɚɧɚɥɨɝɨɜɵɯ ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ ɋȼɑ,
ɩɪɢɦɟɧɹɟɦɵɯ ɜ ɪɚɞɢɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɚɯ ɢ ɩɪɢɟɦɧɢɤɚɯ, ɞɚɟɬ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɜɵɛɨɪɚ
ɫɭɳɟɫɬɜɭɸɳɢɯ ɢɧɬɟɝɪɚɥɶɧɵɯ ɫɯɟɦ ɩɪɢ ɩɨɫɬɪɨɟɧɢɢ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɸɳɢɯ
ɭɫɬɪɨɣɫɬɜ ɢ ɫɥɭɠɢɬ ɛɚɡɨɣ ɞɥɹ ɫɨɡɞɚɧɢɹ ɆɆɂɋ ɫ ɭɥɭɱɲɟɧɧɵɦɢ ɱɚɫɬɨɬɧɵɦɢ
ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ.
ɉɭɬɢ ɪɚɡɜɢɬɢɹ ɢ ɫɨɜɟɪɲɟɧɫɬɜɨɜɚɧɢɹ ɬɟɯɧɢɤɢ ɩɪɢɟɦɨɩɟɪɟɞɚɬɱɢɤɨɜ, ɜ
ɨɫɧɨɜɧɨɦ, ɫɜɹɡɚɧɧɵ ɫ ɪɚɡɪɚɛɨɬɤɨɣ ɆɆɂɋ ɧɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɧɨɜɵɯ ɚɤɬɢɜɧɵɯ
ɷɥɟɦɟɧɬɚɯ — ɛɢɩɨɥɹɪɧɵɯ ɢ ɩɨɥɟɜɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ ɫ ɝɟɬɟɪɨɩɟɪɟɯɨɞɚɦɢ ɫ
ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɟɦ ɫɨɜɪɟɦɟɧɧɵɯ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ.
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