Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 33
Текст из файла (страница 33)
$2.8). Кроме того, при высоком уровне инжекцни в базе диода около р-и-перехода возникает электрическое поле, пропорциональное градиенту концентрации инжектированиых неосновных носителей заряда (см. $3.!5). Эта составляющая электрического поля направлена навстречу встроенному полю, а ее значение может значительно превышать значение встроенного поля. Для получения минимального сопротивления базы подложку низкоомного кремния выбирают с большой концентрацией доноров. Между низкоомной подложкой и высокоомным эпитаксиальным слоем, выращенным на подложке, возникает потенциальный барьер для неосновных носителей — дырок, инжектированных через р-н-переход при его прямом включении. Таким образом, омический переход между подложкой и эпитаксиальиым слоем (рис.
3.50) также выполняет роль ограничителя области накопления неосновных носителей заряда в базе диода с резким восстановлением обратного сопротивления. Наибольший практический интерес представляют диоды с резким восстановлением. обратного сопротивления, пригодные для формирования прямоугольных импульсов тока с нано- и пико- секундной длительностью, так как именно в этом диапазоне диоды с резким восстановлением обратного сопротивления позволяют получать не достижимые другими способами результаты.
При конструировании таких диодов, предназначенных для СВЧ-диапазона, необходимо предусмотреть возможное уменьшение емкости и индуктивностн элементов корпуса, внутренних и внешних выводов. Кроме параметров, применяемых и для других полупроводниковых диодов, для оценки качества и функциональных возможностей диодов с резким восстановлением обратного сопротивления используют следующие специфические параметры: !. Эффективное время жизни неосновньгх носителей заряда йь — время, определяющее процесс рекомбинации неосновных носителей заряда в базе диода.
2. Заряд переключения Я.к — часть накопленного заряда, вытекающая во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратное. Заряд переключения зависит от прямого тока, предшествующего переклкэчению диода, и от обратного напряжения, приложенного к диоду после переключения. Поэтому при указании значения заряда переключения должны быть указаны и условия его измерения. 3.
Максимально допустимый импульсный обратный ток )оба и так — значение импульсного обратного тока, которое обеспе- 159 чивает необходимую надежность работы диода. Необходимость введения этого параметра диктуется спецификой работы диодов с резким восстановлением обратного сопротивления. Например, для диода с резким восстановлением обратного сопротивления 2Д524Б максимально допустимый импульсный обратный ток при скважиости, равной или более 10, составляет 1000 мА.
й з.ул. свархвысоиочдстотиыб диоды Сверквысокочастотиый полупроводниковый диод (СВЧ-диод) — это полупроводииковый диод, предиазиачеииый длп преобразоваиип и обработки сверлвысокоча тотпого сигиала. Полупроводниковые СВЧ-диоды уже длительное время применяют в различной радиоэлектронной аппаратуре и измерительной технике СВЧ-диапазона, т. е. иа частотах более 300 МГц.
Вначале СВЧ-диоды использовали для детектирования и смешения сигналов. Для этих целей применяли точечные диоды, выпрямляющий электрический переход в которых возникал между кристаллом полупроводника и прижимным металлическим электродом в виде заостренной пружинки. Созданные в послед. иее время новые типы СВЧ-диодов практически целиком заменили точечные детекторные и смесительные диоды. Они дают возможность решать задачи генерации н усиления электромагнитных колебаний СВЧ-диапазона, умножения частоты, модуляции, регулирования, ограничения сигналов н т.
и. Здесь рассмотрены не все СВЧ-диоды, так как некоторые из рассмотренных в предыдущих параграфах диоды тоже могут работать на сверхвысоких частотах (импульсные диоды, диоды с резким восстановлением обратного сопротивления). СВЧ-диоды, имеющие специфический принцип действия (туннельиые и обращенные диоды, варикапы, лавинно-пролетные диоды, генераторы Ганна), рассмотрены далее.
Смесительиые диоды Смесительиый полупроводииковый диод — это полупроводииковый диод, предпатиачеииый лли преобразования высолочастотиыл сиу палов в сиуавл промежуточной частоты К смесительному диоду подводится сигнал и напряжение от специального генератора — гетеродииа. В связи с нелинейностью ВАХ диода происходит образование сигнала разиостной (промежуточной) частоты. Дальнейшее усиление входного сигнала осуществляется иа этой промежуточной частоте, которая должна быть выше частот, соответствующих низкочастотным шумам, обратно пропорциональным частоте.
Основным параметром смеснтельных диодов, определяющим эффективность преобразования входных сигналов высокой чау60 стоты в сигналы промежуточной частоты, является параметр называемый потери преобразования смесительного диода и равный отношению мощности СВЧ-снгнала иа входе диодной камеры к мощности сигнала промежуточной частоты, выделяемой в нагрузке смесительного диода в рабочем режиме: ~.эе (дБ) = 10 1к —" рчр ч В большинстве приемных устройств СВЧ-диапазона отсутствуют усилители перед смесителем. Поэтому чувствительность всего приемного устройства, возможность различить полезный сигнал на фоне шумов зависят от уровня шумов смесительного диода.
Уровень шумов смесительного диода (и других приборов) оценивают шумовым отношением и — отношением номинальной мощности шумов диода в рабочем режиме к номинальной мощности тепловых шумов соответствующего активного сопротивления при той же температуре и одинаковой полосе частот. Другим параметром, характеризующим шумы смеснтельного диода и других приборов н систем, является коэффициент шума — отношение мощности шумов иа выходе к той ее части, которая вызвана тепловыми шумами источника сигнала: Р=(Рсвг.
IРш) эт/(Р ьеэ(Р ) зш,—— , ( Обобщенным параметром приемного устройства, в смесителе которого использован диод с определенными потерямн преобразования и шумовым отношением, является нормированный коэффициент шума — значение коэффициента шума приемного устройства со смесительным диодом на входе при коэффициенте шума усилителя промежуточной частоты Ру„ч, равном 1,5дБ: Рь р )зв) = йьре )зв) + 1010(пш + Руь — 1). Одним из вспомогательных параметров смесительных диодов служит выпрямленный гок у. — постоянная составляющая тока, протекающая в выходной цепи диода в рабочем режиме. Этот параметр используется для контроля исправности смесительиого диода и гетеродииа приемника, от которого на смесительный диод подается определенная мощность СВЧ-колебаний с определенной длиной волны. Другим вспомогательным параметром является коэффициент стоячей волны по напряэкению СВЧ-диода Кути — коэффициент стоячей волны по напряжению в передающей линии СВЧ, когда она нагружена на определенную диодную камеру с СВЧ-диодом в рабочем режиме.
Чем лучше согласовано входное сопротивление камеры (с диодом) с волновым сопротивлением тракта, тем меньше коэффициент стоячей волны по напряжению и потери принимаемого сигнала. Основные требования к исходному полупроводниковому мате- риалу, структуре СВЧ-дцодов н причины этих требований можно сформулировать следующим образом. Условиями получения необходимых частотных свойств СВЧ- диодов являются отсутствие ннжекцни неосновных носителей заряда через выпрямляющий электрический переход в базу, малое время жизни неосновных носителей в базе и малое значение постоянной времени перезаряда барьерной емкости, т.
е. малые барьерная емкость выпрямляющего перехода и сопротивление базы, которое должно быть малым н для уменьшения потерь мощности в диоде. Пробивное напряжение, хотя оно н не является параметром СВЧ-диодов, должно быть большое. Во-первых, это необходимо для предотвращения детектирования на обратной ветви ВАХ тока от гетероднна, который выдает переменное напряжение с относительно большой амплитудой. Во-вторых, это необходимо для повышения надежности СВЧ-диода, так как на вход радиопрнемных устройств могут попадать посторонние радиоимпульсы большой мощности. Для обеспечения достаточных значений пробивного напряжения, а также для уменьшения барьерной емкости концентрация примеси в базе около выпрямляющего электрического перехода должна быть малой, что противоречит требованию малости сопротивлении базы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
