Вы находитесь здесь: Главная > Диоды > Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды — club155ru

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды — club155ru

http://verstar.ru/turisticheskoe-bele-melochi-reshayuschie-mnogoe/

Диоды сверхвысокочастотные: Переключательные диоды Схемотехника — Конструирование схем

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ru

Переключательные диоды созданы для внедрения в устройствах коммутации СВЧ сигналов (в защитных устройствах, в устройствах переключения типа “прием/передача”, в сканируемых антенных решетках и т. п.). Работа таких диодов базирована на изменении их полного сопротивления на частоте сигнала зависимо от величины и полярности напряжения смещения. Переключательные диоды бывают 2-ух типов — резонансные и структуры (p)?(i)?(n).

В резонансных диодиках употребляется возможность получения поочередного либо параллельного резонанса контура, составленного из реактивностей диодика. Характеристики схемы подбирают таким макаром, чтоб при прямом смещении появлялся резонанс параллельного контура, характеризующийся огромным сопротивлением. При оборотном смещении наступает резонанс поочередного контура и сопротивление диодика резко падает. Такие диоды позволяют коммутировать СВЧ сигнал мощностью до 1 кВт в импульсном режиме и до 10 Вт в непрерывном режиме с временем переключения менее 20 нс.

Для увеличения уровня коммутируемой мощности требуется наращивать площадь перехода, что приводит к росту его емкости. Повышение площади перехода при малозначительной емкости достигается в (p)-(i)-(n)-диодах. Основой хоть какого (p)-(i)-(n)-диода является мультислойная полупроводниковая структура, более обычный вид которой показан на рис. 2.8-4.

Рис. 2.8-4. Структура p-i-n-диода

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ruВысокоомная внутренняя (i)-область имеет обычно толщину от единиц до сотен микрон, концентрация носителей заряда в ней составляет приблизительно 1013 см?3. Если источник наружного неизменного напряжения подключен положительным полюсом к слою (p), а отрицательным — к (n), то в (i)-слое возрастает концентрация электронов и дырок из-за инжекции дырок из (p)?области и аккумуляции электронов из (n)-области. При всем этом концентрация инжектированных носителей составляет 1016…1017 см-3. Через структуру протекает неизменный ток прямого направления. Обычно плотность тока составляет около 10 А/см2. При оборотном смещении количество носителей в (i)-слое падает относительно исходного значения (1013 см-3) еще приблизительно на порядок. Таким макаром, количество носителей в (i)-слое при переходе от режима прямого тока к режиму оборотного смещения изменяется на четыре порядка. Приблизительно также изменяется проводимость (i)?слоя.

Вольт-амперная черта (p)-(i)-(n)-диода, снятая на неизменном токе, отменно не отличается от вольт-амперной свойства (p)-(n)-диода (рис. 2.8?5). Главной отличительной особенностью (p)-(i)-(n)-диода будет то, что он представляет собой инерционную нелинейность. Механизм воздействия на диодик напряжения СВЧ конструктивно отличается от воздействия неизменного напряжения либо напряжения сравнимо низких частот.

Рис. 2.8-5. Статическая вольт-амперная черта p-i-n-диода и воздействие на него СВЧ сигнала

При воздействии на диодик прямого неизменного тока в (i)-слое возникает скопленный заряд. При параллельном включении диодика в передающую линию в нем протекает ток СВЧ. Воздействие этого тока на скопленный заряд, т. е. на проводимость диодика, много слабее, чем неизменного тока. Это разъясняется тем, что изменение заряда, происходящее в положительный полупериод тока СВЧ, много меньше скопленного заряда. При отрицательных полупериодах СВЧ колебаний, когда ток через диодик был должен бы отсутствовать (рис. 2.8?5), изменение скопленного заряда и соответственно проводимости диодика также оказывается малозначительным.

Разница в воздействии на проводимость диодика неизменного и СВЧ токов растет с повышением времени жизни носителей заряда и увеличением частоты колебаний СВЧ. При нулевом либо отрицательном смещении низкая проводимость диодика, ввиду его инерционности, сохраняется при сравнимо огромных напряжениях СВЧ. Недлинные положительные импульсы напряжения длительностью наименее половины периода СВЧ колебаний (рис. 2.8?5) недостаточны для конфигурации проводимости диодика. Таким макаром, для СВЧ колебаний, как в режиме прямого тока, так и в режиме оборотного смещения, (p)?(i)?(n)?диодик может в первом приближении рассматриваться как стационарный линейный двухполюсник.

Мощность коммутируемого (p)?(i)?(n)?диодиками сигнала может достигать сотен кв в импульсе. Но время переключения у этих диодов больше, чем у резонансных переключательных диодов, так как в базу их работы положены инерционные процессы инжекции и рассасывания носителей зарядов. При значимом увеличении СВЧ тока либо понижении частоты колебаний в (p)-(i)-(n)-диодах может наблюдаться изменение проводимости диодика под воздействием СВЧ сигналов, также эффекты детектирования. Эти явления, с одной стороны, понижают значение коммутируемой мощности, а с другой стороны — полезны при построении полупроводниковых ограничителей СВЧ.

К главным характеристикам переключательных диодов относятся: утраты запирания ((L_з)) и утраты пропускания ((L_{пр})), связанные с ними параметр свойства ((K)) и критичная частота диода ((f_{кр})), время прямого и оборотного восстановления, скопленный заряд и др.

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ruУтраты запирания ((L_з)) и утраты пропускания ((L_{пр})). Для хоть какого переключательного диодика свойственны два главных режима работы. 1-ый режим — это такое состояние диодика, когда коммутируемый им сигнал соответственной мощности и частоты свободно проходит через коммутируемую цепь (режим пропускания). 2-ой режим заключается в перекрытии диодиком коммутируемой цепи на частоте коммутируемого сигнала (режим запирания). Коммутация осуществляется методом конфигурации сопротивления диодика на рабочей частоте. Режиму запирания соответствует маленькое сопротивление, а режиму пропускания — высочайшее сопротивление. Для описания главных параметров диодного коммутатора в обоих режимах употребляется величина, равная отношению мощности СВЧ сигнала, подводимого к коммутационному устройству, к мощности проходящей через это устройство. Такое отношение, выражаемое обычно в децибелах, для режима запирания именуется потерями запирания ((L_з)), а для режима пропускания — потерями пропускания ((L_{пр})). Зная утраты можно просто найти мощность, рассеиваемую на диодике в том либо ином режиме работы:

(P_{рас} = cfrac{2 P_{пад}}{L} left( sqrt{L} -1 right)) .

Разумеется, что в режиме запирания рассеиваемая мощность выше и не должна превосходить значения очень допустимого для определенного применяемого в схеме диодика.

Качество диодика ((K)). Для обобщенной свойства характеристик утрат переключательного диодика введен особый коэффициент, который именуется качеством переключательного диодика. Этот коэффициент рассчитывается по формуле:

( K = cfrac{sqrt{L_з} — 1}{sqrt{L_п} — 1}) .

Таким макаром, качество диодика не находится в зависимости от схемы его включения в линию, волнового сопротивления полосы и т. д., а полностью определяется чертами внутренней (p)?(i)?(n)?структуры и параметрами сигнала.

Критичная частота ((f_{кр})). Эффективность диодов при их применении в коммутационных устройствах СВЧ может быть оценена также при помощи такового параметра как критичная частота ((f_{кр})). Критичной частотой именуется такая частота входного сигнала, при которой (при постепенном увеличении частоты) емкостное сопротивление структуры диодика становится равным среднему геометрическому значению его активного сопротивления при прямом токе и оборотном смещении.

В общем случае, для критичной частоты производится:

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ru( f_{кр} = cfrac{1}{2 pi C_д sqrt{r_{обр} r_{пр}}}),

где:

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ru(C_д) — емкость диодика,

(r_{пр}) — прямое сопротивление утрат,

(r_{обр}) — оборотное сопротивление утрат.

Критичная частота впрямую связана с качеством диодика, которое может быть вычислено для рабочего сигнала с частотой (f) по последующей формуле:

( K = {left( cfrac{f_{кр}}{f} right)}^2) .

Обычно в системе характеристик переключательного диодика содержатся: критичная частота, емкость и СВЧ сопротивление при определенном значении прямого тока. Активное сопротивление диодика при отрицательном смещении может быть найдено исходя из приведенных выше формул.

Диоды сверхвысокочастотные переключательные диоды - club155ru

< Предшествующая Последующая >

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: