Лекция 10. Сверхвысокочастотные диоды

Сверхвысокочастотными называют полупроводниковые диоды, используемые для преобразования , детектирования, усиления , умножения, генерирования управления уровнем мощности сигналов сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн.

В диапазоне СВЧ в качестве линий передачи энергии и колебательных систем применяются устройства с распределенными параметрами (волноводы, фидерные линии, резонаторы и др.). Конструкция СВЧ-диодов позволяет включать их в волноводно-фидерные тракты и обеспечивает получение малых емкостей и индуктивностей вводов при незначительных потерях энергии. Эквивалентная схема диода с учетом последовательной индуктивности Lпос и емкости корпуса Скор представлена на рис. 3.20. На рис. 3.21 показаны конструкции СВЧ-диодов. В корпус диода, образованного короткими толстыми вводами 1, имеющими малую индуктивность, и изолятором 2, изготовленным из высокочастотной керамики с малыми потерями, помещается кристалл полупроводника 3 с p-n-переходом.

Рис. 3.20. Эквивалентная схема диода с учетом индуктивностей вводов и емкости корпуса

Рис. 3.21. Конструкции СВЧ-диодов: а — патронного; б — коаксиального; в — волноводного

В большинстве диодов используется точечный p-n-переход (исключение составляют некоторые переключательные диоды). Для увеличения рабочей частоты уменьшают время жизни неравновесных носителей зарядов в базе путем повышения концентрации примесей в полупроводнике. Таким образом, для изготовления p-n-перехода берется кристалл полупроводника с малым удельным сопротивлением. На поверхности такого полупроводника существуют участки с другим типом проводимости. Прижатием конца контактной пружины к одному из этих участков получают p-n-переход малой площади и, следовательно, незначительной емкости. Из-за высокой концентрации примесей ширина запирающего слоя оказывается небольшой и пробой перехода наступает при напряжении 3…5 В. Во втором элементе обозначения диодов СВЧ используется буква «А».

Малая электрическая прочность таких диодов требует особой осторожности при обращении с ними. Диоды должны храниться в закрытых металлических патронах. Необходимо исключить возможность разряда через диод, извлекаемый из патрона, статического электричества, накопленного на теле оператора, в блоках аппаратуры и т.д. Поэтому, прежде чем вынуть диод из патрона, оператор должен снять статический заряд прикосновением руки к прибору, в который устанавливается диод.