3.4.2. Универсальные (высокочастотные) диоды.
Универсальными называют высокочастотные диоды широкого назначения. Они применяются для выпрямления, детектирования, ограничения, модуляции, преобразования частоты, а также в маломощных измерительных схемах в диапазоне частот до 1000 МГц.
На высоких частотах на работу полупроводниковых диодов большое вредное влияние оказывает емкость р-n перехода. Для уменьшения этой ёмкости в качестве универсальных обычно используются диоды с точечным р-n переходом и изготовленные из полупроводникового материала с большой концентрацией примесей. Так как площадь точечного перехода мала, то ёмкость перехода не превышает 1 пФ, а диапазон рабочих частот определяется сотнями мегагерц. В то же время эти диоды имеют малую максимально допустимую мощность (20…30 мВт), небольшие выпрямительные токи (20…50 мА). Максимально допустимое обратное напряжение лежит в пределах от 10 до 150 В. Таким образом, универсальные диоды являются маломощными.
В настоящее время помимо точечных диодов находят применение на высоких частотах диоды с микросплавным переходом, которые занимают промежуточное положение между плоскостными и точечными диодами. Они имеют большую площадь р-n перехода, чем точечные диоды и, следовательно, допускают большие выпрямительные токи и, кроме того, обладают более стабильными параметрами.
3.4.3. Сверхвысокочастотные диоды
Сверхвысокочастотными (СВЧ) диодами называют диоды, применяемые в качестве смесителей, детекторов, модуляторов, умножителей частоты в диапазоне сверхвысоких частот (т.е. в диапазоне дециметровых, сантиметровых и миллиметровых воли).
Емкость р-n перехода у этих диодов должна быть, значительно меньше, чем у универсальных диодов, что достигается применением точечных диодов с применением специальной заточки иглы с использованием прижимного контакта без р-n перехода. Кроме того, они изготавливаются из более низкоомного полупроводника (с ещё большей концентрацией примесей).
Для уменьшения ёмкости и индуктивности вводов ( Свв, Lвв) их делают толстыми и короткими, а для уменьшения потерь серебрят.
Основными особенностями конструкции большинства диодов СВЧ является специальная форма корпуса, обеспечивающая непосредственное включение их в линии передач электромагнитной энергии СВЧ – коксиальные линии и волноводы.
Таким образом, очень малая площадь р-n перехода СВЧ диодов обеспечивает небольшие значения емкостей, а значит и хорошие высокочастотные свойства. Однако напряжение пробоя у этих диодов составляет всего 3..5 В, т.е. они являются низковольтными.
3.4.4. Переключательные p-I-n диоды
Переключательные диоды с p-i-n структурой представляют собой кристалл полупроводника, разделённый на три области, причем две из них (p и n), содержащие большую концентрацию примесей, разделены достаточно широкой областью i, проводимость которой близка к собственной проводимости полупроводника (рис. 3.7). в результате емкость такого диода мала, а напряжение пробоя велико, что позволяет использовать его для коммутации больших мощностей на СВЧ.
Рис. 3.7
Принцип работы диода состоит в следующем. При отсутствии внешнего напряжения сопротивления области i, а следовательно, и всего диода велико и оно дополнительно увеличивается при обратном включении диода. При подаче прямого напряжения на диод дырки из области р, а электроны из области n инжектируют в область i. При этом концентрация носителей в этой области резко возрастает, а ее сопротивление и, следовательно, сопротивление всего диода также резко падает. Полный перепад сопротивления диода при смене полярностей внешнего напряжения достигает 103…104 раз.
При плавном изменении внешнего напряжения смещения сопротивление p-i-n диода также плавно изменяется и, следовательно, они могут применяться также в качестве поглощающих аттенюаторов. Введение в линию совместно с диодами реактивных элементов приводит к изменению сдвига фаз при изменении сопротивления диода, что позволяет использовать эти диоды в качестве фазовращателей.