Диоди микровълнови комутационни диоди

диоди на превключване, предназначени за използване при смяна устройства микровълнов сигнал (защитните устройства, комутационни устройства като "предаване / приемане" в сканираните антени масив, и т.н.). Предоставянето на такива диоди, основаващи се на промяната на съпротивлението на честотата на сигнала в зависимост от големината и полярността на напрежението пристрастия. диоди на превключване са два вида - резонансната структурата и \ (р \) - \ (I \) - (. виж диоди структура р-I-N) \ (п \).

Диодите използвани възможно резонансни за получаване на сериен или паралелен резонанс верига, съставена от диод реактивно съпротивление на. параметри верига са избрани така, че когато напред пристрастие стана паралелен резонанс верига, характеризиращ се с голяма устойчивост. Когато обратната пристрастия настъпва серийния резонанс верига и съпротивлението на диод пада рязко. Такива превключване диоди позволяват микровълнова сигнал мощност до 1 кВт в импулсен режим и 10 вата в непрекъснат режим с време за превключване от не повече от 20 НЧ.

За да се увеличи на мощността е необходимо да се увеличи зоната на прехвърляне, което води до увеличаване на капацитета му. Увеличаването на преходната област с малък капацитет се постига в \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диоди. В основата на всяка \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диод е структура полупроводников многослойна, най-простата форма е показана на Фиг. 2.8-4.

вътрешната висока устойчивост на \ (I \) - област обикновено има дебелина от няколко стотици микрона, концентрацията на носители на заряд в него е около 10 13 cm -3. Ако източникът е външно постоянно напрежение е свързан към положителния полюс на слой \ (р \) и отрицателна - към \ (п \), тогава \ (I \) - слой повишава концентрацията на електрони и дупки поради отвор инжекция от \ (р \ ) -domain и натрупване на електрони \ (п \) - област. Концентрацията на инжектирани носители е 10 16. 10 17 cm -3. DC посока напред преминава през структурата. Обикновено плътността на тока е около 10 A / cm 2. Когато обратната пристрастия в броя на носителите \ (I \) - слой намалява в сравнение с първоначалната стойност (10 13 cm -3) все още приблизително един порядък. По този начин, броят на носителите на \ (I \) - слой при прехода от постоянен ток в режим на обратна Сигналите се променя до четири порядъка. Приблизително проводимост също варира \ (I \) - слой.

На волт-амперна характеристика \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диод, взети в постоянен ток, е качествено различна от волт-амперна характеристика \ (р \) - \ (п \) - диод (Фиг. 2.8-5). Основната функция \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диод е, че тя представлява инерционни нелинейност. Механизмът на действие в микровълнова диод напрежение е коренно различна от ефектите на DC напрежение или относително ниска честота.

Фиг. 2.8-5. статичен волт-амперна характеристика на р-и-п-диод и въздействието върху него на микровълнов сигнал

Когато са изложени на пряка постоянен ток диод в \ (и \) - появява слой натрупания заряд. Паралелна верига на диода в линията на предаване в настоящите си RF потоци. Ефектът от този ток към съхранява заряда, т.е. на диод провеждане на, много по-слаб от DC. Това е така, защото таксата се променя в положителна половин цикъл на микровълнова ток, много по-малко, отколкото на натрупания заряд. С отрицателни половин цикли на микровълновата трептенията когато ток през диод ще трябва да отсъства (Фиг. 2.8-5), промяна на натрупаната заряд и следователно провеждането на диода е незначително.

Разликата в ефекта на проводимостта на диод DC и RF течения се увеличава с увеличаване на живота на носители на заряд и увеличаване на честотата на трептенията микровълнова. В нула или ниско отрицателен наклон диод проводимост поради инерция, тя се съхранява при относително високо напрежение микровълнова печка. Кратки положително напрежение импулси на по-малко от половината от периода на микровълнова колебание (Фиг. 2.8-5) е достатъчно да се промени диод проводимост. По този начин, за микровълнова колебание в текущия режим директно и в режим на обратна пристрастие, \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диод може да се счита в първо приближение като фиксирана линейна двуполюсник.

Мощност набиране \ (р \) - \ (и \) - \ (п \) - сигнални диоди могат да достигнат стотици киловата на пулса. Въпреки това, превключването на тези диоди е по-голяма от резонансните комутационни диоди като основа за тяхната работа, предвидена инерцията на инжекция и резорбцията на таксата превозвачи. С значително увеличаване или намаляване на микровълнова ток в честота на трептене \ на (р \) - \ (I \) - \ (п \) - диоди може да се наблюдава промяна в диод проводимост под влиянието на микровълнови сигнали, и откриване ефекти. Тези явления, от една страна, да се намали стойността на включване мощност, и от друга страна - са полезни при изграждането на полупроводникови микровълнови ограничители.

Основните параметри на смяна на диодите са: загуба на заключване (\ (L_z \)) и загубата на топлопреминаване (\ (дЕ \)), свързани с качеството на параметър (\ (K \)) и критичната chastotadioda (\ (f_ \)) а напред и обратно възстановяване. съхранявания заряд, и др.

заключване загуба (\ (L_z \)) и загуба на предаване (\ (дЕ \)). За всяка от превключване диод се характеризира с два основни режима на работа. Първият режим - това е диод състояние, когато те набиране сигнал, съответстващ на мощност и честота преминава свободно през включва схема (режим на предаване) на. Вторият режим се състои в блокиране на диод за комутиране на честотата на включване сигнал (заключване режим). Превключването се извършва чрез промяна на съпротивлението на диода на работната честота. Lock режим съответства на ниско съпротивление, както и начина на излъчване - висока устойчивост. За да се опише основните свойства на превключвател диод се използва и в двата режима количество, равно на съотношение на мощността на сигнала микровълнова доставят на превключвателното устройство на силата преминава през устройството. Тази нагласа обикновено се изразява в децибели, за заключване на режима на заключване се нарича със загуби (\ (L_z \)), както и за начина на предаване - на загубите при пренос (\ (дЕ \)). Знаейки загубата може лесно да се определи мощността, разсейвана в диода в определен режим на работа:

Очевидно е, че в режим на заключване, по-висок разход на енергия и не трябва да надвишава максимално допустимата за конкретния диод във веригата.

качество диод (\ (K \)). За общи характеристики загуба на диодни параметрите на комутационни влезли специален фактор, наречен качеството на превключване диод. Това съотношение се изчислява по формулата:

По този начин, качеството на диод е независимо от включването му в линията на веригата, съпротивлението на вълната линия и т.н. и се определя изцяло от характеристиките на вътрешния \ (р \) - \ (I \) - \ (п \) - структура и сигнални параметри.

Критичната честота (\ (f_ \)). диоди ефикасност при прилагането им на микровълново превключващи устройства могат също така да бъдат оценени с помощта на такива параметри като критична честота (\ (f_ \)). Така наречените критична честота от честотата на входния сигнал, при което (постепенно увеличаване на честотата) капацитет диод структура става равна на средната геометрична стойност на съпротивлението при напред ток и обратен наклон.

Като цяло, критичната честота се извършва:

\ (C_d \) - диод капацитет

\ (R_ \) - съпротивление преки загуби,

\ (R_ \) - обратна устойчивост загуба.

Критичната честотата е пряко свързано с качеството на диода, който може да бъде изчислена за работната сигнал с честота \ (е \) със следната формула:

Обикновено, системата включва превключване диод параметри: критична честота, капацитет и устойчивост на микровълни при определена стойност на напред ток. Активното съпротивление на диод с отрицателен наклон може да се намери на базата на горните формули.