Vitaly_diplom (732125), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

g_f -швидкість генерації електронно-дірочних пар, обумовлена

електричним полем;

густина рухливих зарядів дірок і електронів ;

густина акцепторів і донорів;

Е - напруженість електричного поля;

V_д - напруга, прикладена безпосередньо до активного прошарку

кристалу;

i_д – повний струм через діод;

V – напруга, прикладена до діода;

R_s - омічний опір діода;

D₁, D₂ - коефіцієнти дифузії для дірок і електронів;

L - довжина кристала;

- рухливість дірок і електронів ;

U_н1, U_н2 - швидкість насичення дірок і електронів ;

i_ki - находяться з рішення рівнянь коливальних контурів, що мають вид:

(2.12)

i=1, 2, 3.

Граничні умови мають вид:

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

(2.18)

Початкові умови :



(2.19)

N_а;



(2.20)

N_д;

V_д=V₀;

I

(2.21)

_ki=0;

(2.22)

де N_а, N_д - концентрація акцепторів і донорів

коефіцієнт, що дорівнює 1.

У даній задачі проводитися розкладання повного струму через діод у ряд Фур'є, що дозволяє точно визначити потужність діода змінного сигналу, що визначається підвідною потужністю і параметричним посиленням вхідного сигналу. Крім того для визначення вихідної потужності проводитися розкладання струму в вихідному навантаженні в ряд Фур'є. Це дозволяє визначити потужність усіх гармонійних складових у спектрі вихідного сигналу. Слід зазначити, що для ЛПД вірніше було б задавати струм через діод і знаходити при цьому напругу на клемах діоду. Проте, як показали попередні розрахунки, у цьому випадку виникають істотні складності при обчислювальні. Тому була обрана схема розрахунку заданої напруги. Запис вихідних рівнянь припускає такі основні нормування:

де V₁, V₂, E₁, t, n, p - ненормовані значення швидкості, напруженості електричного поля, часу і густини рухливих зарядів відповідно, причому передбачається що дозволяє виключити коефіцієнт в рівнянні Пуассона. У розрахунках задаються такі параметри:

V_н1= см/с;

V_н2= см/с;

Оскільки невідомі достатньо достовірні дані про розмір коефіцієнтів дифузії в сильних полях , то коефіцієнтах дифузії дірок і електронів можна вважати одинаковими:

D₁=15 см²/с;

D₂=15 см²/с;

Двопролітні діоди характеризуються великим значенням активної складової імпедансу і меншим значенням реактивної складової, що дозволяє працювати при великих значеннях омічного опору контакту і полегшує узгодження з електродинамічною системою. Пропонувалося, що легування донорами по всієї довжині однакове, а в р-області легування акцепторами в два рази більше легування донорами, а на p-n переході воно стає рівним нулю. Довжина переходу складала чверть довжини кристала, а p- і n- області рівні між собою. Така структура була обрана внаслідок того, що контактні розрахунки діодів, у яких відношення довжин р- і n- областей пропорційно відношенню швидкостей дірок і електронів, не показали помітного покращення в ККД у порівнянні з діодами з однаковими довжинами р- і n- областей.

Розрахунки проводилися за допомогою програми, написаної на мові програмування «Pascal».

У даній роботі розрахунки проводились при таких параметрах: вхідна частота f_ВХ=6.5 ГГц, а вихідна частота f_ВИХ=100 ГГц; довжина діода L=0.72 мкм; легування акцепторів у лівій половині діода N_A=1.851017 см^-3 , а легування донорами по всієї довжині кристалу N_Д=0.921017 см^-3; омічний опір контактів діода R_S=0.910-5 Омсм² . Ми одержали такі значення цих параметрів, при яких спостерігається помноження: V₀=24 В, V₁=12 В, V₂=6 В; L₁=6.910^-17 Гнсм², С₁=3.3610^-8 Ф/см², R₁=2.3510^-4 Омсм² (контур, настроєний на вихідну частоту); L₂=8.2510^-17 Гнсм², С₂=6.310^-8 Ф/см², R₂=2.6510^-3 Омсм² (контур, настроєний на другу субгармоніку вихідної частоти); L₃=1.5710^-15 Гнсм², С₃=3.810^-7 Ф/см², R₃=5.910^-3 Омсм² (контур, настроєний на вхідну частоту).

При даних параметрах ми одержали наступні результати: середній струм через діод складає 7.410⁴ А/см², потужність змінного сигналу дорівнює 10⁵ Вт/см², потужність 15-ой гармоніки в навантаженні вихідного контуру дорівнює 1.910³ Вт/см². Цим даним відповідають графіки, приведені на мал.2.4. Втрати потужності на помноження складають 19 дБ. При подальшому зменшенні R₁ втрати потужності на помноження зростають і при R₁=4.7210^-5 Омсм² вони складають 24 дБ. Графіки преведені на мал.2.5. Можна сказати, що при даному значенні R₁ помноження ще не відбувається. При збільшенні R₁ відбувається змикання, тобто ми маємо ситуацію коли коливання у вихідному контурі ще не загаснули, а вже надходить наступний імпульс струму. У цьому випадку немає синхронізації вихідного сигналу вхідним відносно низькочастотного сигналу. Це відображається на мал.2.6.

Планується дослідження залежностей параметрів помножувача в залежності від R₂ та R₃.

Висновки

У ході передипломної практики було проведено математичне моделювання роботи помножувача частоти великої кратності на основі ЛПД із метою одержання високостабільних коливань у короткохвильовій частині міліметрового діапазону хвиль. Досліджувався вплив зовнішньої електро-динамічної системи на вихідні характеристики помножувача.

Попередні розрахунки показали можливість використання ЛПД у якості помножувача частоти великої кратності, що дозволяє одержати, практично зі зберіганням спектру вхідного сигналу, помноження в 15 разів з втратами потужності порядку 19 дБ.

Отримано помноження частоти в 15 разів ( ) і при цьому втрати на помноження складають 24 дБ при , де - опір у вихідному контурі. При збільшенні до мінімальні втрати на помноження зменшуються і складають 19 дБ.

При подальшому збільшенні R₁ відбувається змикання, тобто ми маємо ситуацію коли коливання у вихідному контурі ще не згаснули, а вже надходить наступний імпульс струму. У цьому випадку немає синхронізації вихідного сигналу вхідним відносно низькочастотного сигналу.

Список літератури

1.Пильдон В.И. Полупроводниковые умножительные диоды . - М. : Радио и

связь, 1981.-136.,ил.

2.Красноголовый Б.Н. Плавский Н.Г. Варакторные умножители частоты. –

Минск: Изд-во Белорус. ун-та им. В.И.Ленина, 1979, с. 287.

3.Давыдова Н.С. Данюшевский Ю.З. Диодные генераторы и усилители

СВЧ . -М. : Радио и связь, 1986. - 184 с., ил.

4.Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ  Под ред. М. Хауэса,

Д. Моргана. - М. : Мир, 1979. – 448 с.

5.Белоусов Н. П. Гудзь И. А. Новожилов В. В. Чайка В. Е. Исследование

характеристик кремниевых ЛПД в коротковолновой части миллиметрового диапазона – Электронная техника, Серия 1, Электроника СВЧ, Выпуск 2, 1979г.

Додаток

Мал. 2.4.

Мал. 2.5.

Мал. 2.6.

Характеристики

Список файлов реферата