2020-01-14
311
Смесительным называют полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
Потери преобразования смесительного диода выражают отношением
L прб= PСВЧ / P п.ч (1.1)
где Рсвч - номинальная мощность подводимого СВЧ – сигнала; Р п. ч – номинальная мощность сигнала промежуточной частоты.
Обычно Ⅼпрб выражают в децибелах (дБ).
Ⅼ прб= 10lg P СВЧ / P п. ч (1.2)
Качество смесительного диода в значительной степени определяется свойствами полупроводника, из которого он изготовлен.
Κ=α /μ 
εε₀/n (1.3)
α – радиус контакта, μ – подвижность основных носителей заряда; n - концентрация основных носителей заряда.
Чем меньше значение К, тем лучшими свойствами обладает смесительный диод.
Переключательные СВЧ-диоды
Переключательным называют полупроводниковый диод, предназначенный для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
Использование полупроводниковых диодов в качестве переключающих устройств позволяет создавать быстродействующие фазовые модуляторы в миллиметровом диапазоне волн. На рис1.3представлены эквивалентные схемы диодов, используемых в качестве переключателей: диода с p-n –переходом или переходом Шоттки (а) и диода с p-i-n-структурой (б).
|
|
|
 | |||
 | |||
Рисунок 1.3 –Эквивалентные схемы переключательного диода.
Полная эквивалентная схема переключательного СВЧ- диода помимо сопротивления p-n –перехода содержит емкость корпуса, и индуктивность контактной проволоки (в). В переключательных диодах Lк и Cп являются элементами резонансных контуров, образуемых диодом, и, таким образом, их значения не могут быть произвольными.
Важным параметром выключателей является критическая частота f кр.п. д., характеризующая эффективность переключательного диода и определяемая по формуле:
f кр.п.д, =1/2πCстр√rпр.п.д r обр.п.д (1.4)
где Cстр - емкость структуры.
Туннельные диоды
Туннельным называют полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт- амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательной дифференциальной проводимости.
Эквивалентная схема туннельного диода состоит из емкости перехода Cp-n, сопротивления потерь rп - суммарного активного сопротивления кристалла, омических контактов и выводов; дифференциального сопротивления rдиф - величины, обратной крутизне вольт- амперной характеристики; индуктивности диода- полной последовательной индуктивности диода при заданных условиях и емкости корпуса Скор. Емкость между выводами диода Сд= Cp-n + Скор.
|
|
|
Рисунок 1.3- Эквивалентная схема туннельного диода
Частотные свойства туннельных диодов характеризуются: резонансной частотой f₀- частотой, на которой общее реактивное сопротивление диода обращается в нуль; предельной резистивной частотой fR,на которой активная составляющая полного сопротивления последовательной цепи, состоящей из p-n –перехода и сопротивления потерь, обращается в нуль:
fR= 1/2π |rдифmin| Cд √rдифmin/ rn-1 (1.5)
Обращенные диоды
Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта. Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.Вольт- амперную характеристику обращенных диодов для напряжения U< Umax можно аппроксимировать формулой
I ≈U / rдиф eβU (1.6)
где rдиф – дифференциальное сопротивление диода при U=0; β можно определить экспериментально по наклону кривой зависимости логарифма проводимости от напряжения:
ln l/U (U) = -ln rдиф – βU (1.7)
Эквивалентная схема обращенного диода не отличается от эквивалентной схемы туннельного диода
