Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Коммуникации и связь->Дипломная работа
В настоящее время трудно назвать какую-либо область науки, техники или промышленного производства, где бы ни применялись тонкие пленки. Основными мето...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
В данной курсовой работе выполнен расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM – 900, методами: прогноза зон покрытия на основе статистической моде...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
В радиотехнике, наряду с методами аналоговой обработки сигналов, широкое распространение получили методы и устройства цифровой обработки сигналов, реа...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
2.1 Определите минимальное количество разрядов m в кодовом слове, при котором обеспечивается заданная защищённость гармонического колебания с амплитуд...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Коммуникации и связь

Сохрани ссылку в одной из сетей:

1.1.6 Излучающие диоды

Излучающим диодом называют полупроводниковый прибор, излучающий кванты света при протекании через него прямого тока.

По характеристике излучения излучающие диоды можно разделить на две группы: с излучением в видимой части спектра (светодиоды) и инфракрасной – диоды ИК-излучения.

1.2 Сверхвысокочастотные диоды

Большинство сверхвысокочастотных (СВЧ) диодов представляют собой точечные диоды, выпрямление в которых происходит на контакте металл - полупроводник. Особенностью таких контактов является возможность выпрямления без инжекции неосновных носителей в кристалл полупроводника. Поэтому в базе диода не происходит накопления и рассасывания носителей, что свойственно плоскостным диодам, ограничивающих их частотный диапазон.

В зависимости от выполняемой функции и применения СВЧ диоды подразделяются на детекторные, смесительные, умножительные, переключательные, ограничительные, параметрические и генераторные.[3]

1.2.1 Детекторные СВЧ – диоды

Полупроводниковые диоды, предназначенные для детектирования сигнала, называют детекторными. В качестве детекторов используют, как правило, плоскостные или точечные диоды с переходом Шоттки.

Детекторные диоды выпускают в различных корпусах: в керамическом патроне, в коаксиальном патроне, в керамическом патроне в форме таблетки.

Рисунок 1.2 –Эквивалентная схема детекторного диода

1.2.2 Смесительные СВЧ-диоды

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).

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.

1.2.3 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 рис 1.3 представлены 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.

1.2.4 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)

1.2.5 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

1.2.6 Лавинно-пролетные диоды

Лавинно-пролетным (ЛПД) называют полупроводниковый диод, работающий в режиме лавинного размножения носителей заряда при обратном смещении электрического перехода и предназначенный для генерации сверхвысокочастотных колебаний.

Лавинно-пролетный диод обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением в режиме лавинного пробоя. Недостатком ЛПД является очень низкий к.п.д. Это объясняется тем, что амплитуда колебательного напряжения на диоде намного меньше постоянного напряжения, приложенного к диоду для обеспечения режима лавинного умножения.[2]

1.3 Диод Ганна

В 1963 г. Дж. Ганн ( J.Gunn) установил, что если в монокристаллическом образце из арсенида галлия ( GaAs) или фосфида индия n-типа создать постоянное электрическое поле с напряженностью выше некоторого порогового значения, то в цепи возникают спонтанные колебания силы тока СВЧ- диапазона. Позднее Ганн установил, что при напряженности поля выше пороговой у катода формируется домен сильного электрического поля, который движется к аноду со скоростью примерно равной 105 м/с и исчезает у анода. Когда домен формируется, сила тока в цепи уменьшается, при исчезновении домена сила тока возрастает. Таким образом, в цепи возникают периодические колебания силы тока. В этом же году Б.К. Ридли высказал идею о том, что доменная неустойчивость должна появляться в полупроводниковом образце, если на его вольт- амперной характеристике имеется участок с отрицательной дифференциальной проводимостью N-типа. Такой вид вольт- амперная характеристика будет иметь, если при увеличении напряженности поля скорость носителей либо их концентрация уменьшаются. Б.К. Ридли, Т.Б. Уоткинс и С. Хилсум показали, что в GaAs и InP n-типа скорость электронов должна уменьшаться с ростом напряженности электрического поля, когда она превысит некоторое пороговое значение, достаточное для того, чтобы обусловить междолинный переход электронов из нижней долины, где их подвижность велика, в более высоколежащие долины зоны проводимости, в которых подвижность электронов резко снижается. В 1964 г. Н. Кремер указал, что все основные закономерности эффекта Ганна могут быть объяснены на основе механизма Ридли – Уоткинса – Хилсума.

В основе действия диодов на эффекте Ганна (диоды на эффекте Ганна сокращенно называются диодами Ганна) лежит эффект междолинного переноса электронов (эффект Ганна). На основе эффекта Ганна созданы генераторные и усилительные диоды, применяемые в качестве генераторов накачки в параметрических усилителях, гетеродинов в супергетеродинных приемниках, генераторов в маломощных передатчиках и в измерительной технике. Выходная мощность GaAs диодов достигает 1 Вт в непрерывном режиме на частоте до 10 ГГц, 220 МВт на частотах 50…60 ГГц, 160 мВт на 65 ГГц, 10 мВт на частоте 100 ГГц и 4 мВт на 110 ГГц. Импульсная мощность достигает 100 Вт на частоте 10 ГГц, а в режиме ограниченного накопления объемного заряда имеет порядок 1 кВт. Для InP диодов в непрерывном режиме выходная мощность – до 1,5 Вт, а максимальная рабочая частота – до 200 ГГц.

Диоды Ганна- это полупроводниковые приборы с отрицательным динамическим сопротивлением, возникающим под воздействием сильного электрического поля, предназначенные для генерирования и усиления сверхвысокочастотных колебаний.[4];полупроводниковый диод, действие которого основано на появление отрицательного объемного сопротивления под влиянием сильного электрического поля, предназначенный для генерации и усиления СВЧ- колебаний.[2];

Несмотря на принципиальную простоту конструкции диода Ганна, представляющего собой пластину однородного кристалла арсенида галлия с электропроводностью n-типа с невыпрямляющими контактами, нанесенными на его противолежащие стороны, в производстве таких приборов встречаются трудности, связанные, прежде всего с воспроизводимостью однородного легирования арсенида галлия.

Удельное сопротивление исходного арсенида галлия выбирают от 1 до 10 Ом* см. Время диэлектрической релаксации, ограничивающее скорость образования доменов, в этом случае 10-12- 10-11 с.

В диодах Ганна, имеющих толщину кристалла между электродами более 200 мкм, колебания, как правило, некогерентны. Это связано с наличием в каждом из кристаллов нескольких дефектов, на которых могут зарождаться домены. Путь, пробегаемый доменом от места его зарождения до анода, определяет период колебаний. Поэтому если домены зарождаются на различных неоднородностях кристалла, т. е на различных расстояниях от анода, то колебания имеют шумовой характер. Применение диодов Ганна практически оправдано в диапазоне частот более 1 ГГц, что соответствует толщине кристаллов полупроводника между электродами l ≤100 мкм.

В свою очередь наименьшая толщина кристаллов полупроводника для диодов Ганна ограничивается технологическими трудностями. Так, при использовании традиционных методов изготовления тонких пластинок из арсенида галлия (шлифовки, полировки и травления) удается получить диод Ганна с l≈2 мкм, величиной порогового напряжения 1В и частотой генерации около 30 ГГц. Однако такой метод производства диодов Ганна малой длины чрезвычайно труден и слишком трудоемок.



Похожие страницы:

  1. Расчёт автогенератора на диоде Ганна

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... работы диодов Ганна 2.3 Режим с обогащенным слоем 2.4 Мощность и КПД диодов Ганна 3. Выбор структуры автогенератора и типа диода 4. Расчет ... ). 2.2 Дипольные домены и возможные режимы работы диодов Ганна Анализ механизма возникновения периодических изменений ...
  2. Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 1. Расчет коллекторной цепи 2. Расчет базовой цепи 3. Расчет цепи ... генераторах (на туннельном диоде, диоде Ганна) путём изменения напряжения ... Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие ...
  3. Радиолокация. Радиолокационные цели. ЭПР

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... - моста с согласованной нагрузкой в неиспользованном плече. 5.5.1. Расчет и проектирование двухшлейфного моста. Исходные данные: fc ... схема на диоде Ганна с последовательным включением варактора для перестройки частоты. 6.Проектирование и расчет УПЧ. 1) ...
  4. Программатор микроконтроллеров и микросхем памяти

    Дипломная работа >> Коммуникации и связь
    ... под действием света; - Диоды Ганна. Используются для генерации и ... программирования; - выбрать способ расчета контрольной суммы; - назначить программатору ... А.Г., Галицын А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах: ...
  5. Электронные цепи СВЧ (конспект)

    Лекция >> Физика
    ... аттенюаторов. Порядок расчета линий передачи: Расчет и по Расчет Расчет – матрицы передачи ... . В отличие от диодов Ганна, туннельного диода, в транзисторном генераторе ... Фуско. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированные проектирование. М.: «Радио и связь».– 1990.– ...

Хочу больше похожих работ...