Diódák mikrohullámú kapcsolási dióda

A kapcsolási diódák való használatra tervezték kapcsoló a mikrohullámú jelet eszközök (védőberendezések, kapcsoló eszközök, mint például „adás / vétel” a beolvasott tömb antennák, stb). A kezelő az ilyen diódák változása alapján az impedancia a jel frekvenciája függ a nagysága és polaritása az előfeszítő feszültség. A kapcsolási diódák két típusa - a rezonáns szerkezete és \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) (lásd a diódák szerkezet p-i-n.).

A diódák használt rezonáns lehetséges egy soros vagy párhuzamos rezgőkör, amelynek tagjai a dióda reaktancia. áramköri paramétereket úgy választjuk meg, hogy amikor egy előre előfeszítő keletkezett párhuzamos rezgőkör, azzal jellemezve, hogy nagy ellenállást. Amikor a fordított előfeszítő bekövetkezik soros rezonancia áramkör és az ellenállást a dióda leesik élesen. Ilyen kapcsoló diódák lehetővé mikrohullámú jel teljesítményét akár 1 kW impulzusmódban és 10 watt folyamatos üzemmódban kapcsolási ideje nem több, mint 20 ns.

Hogy a nagyobb teljesítmény kezelés nem szükséges, hogy növelje az átviteli terület, amely a növekedéséhez vezet minőségében. Növelése az átmeneti tartomány kis kapacitás érhető el a \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - diódák. A mag bármilyen \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - dióda egy olyan félvezető többrétegű szerkezet, a legegyszerűbb formában ábrán látható. 2,8-4.

A nagy belső ellenállása \ (i \) - régió általában a vastagsága néhány száz mikron, a koncentráció a töltéshordozók ott körülbelül 10 13 cm -3. Ha a forrás egy külső állandó feszültség csatlakozik a pozitív pólus a réteg \ (p \), és a negatív - a \ (n \), akkor a \ (i \) - réteg növeli a koncentrációt az elektronok és a lyukak miatt lyukinjektáló a \ (p \ ) -domain és felhalmozódása elektronok \ (n \) - régióban. A koncentrációja injektált hordozók 10 16. 10 17 cm -3. DC előrefelé folyik át a szerkezetét. Jellemzően áramsűrűség körülbelül 10 A / cm 2. Ha a fordított előfeszítő a vivők száma \ (i \) - réteget képest lecsökken a kezdeti érték (10 13 cm -3) mindig kb egy nagyságrenddel. Így a vivők száma a \ (i \) - egy réteg a átmenet a közvetlen aktuális módot a fordított előfeszítő változik négy nagyságrenddel. Körülbelül vezetőképesség szintén változik \ (i \) - réteg.

A voltamper jellemző \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - dióda, hozott állandó áram, minőségileg más, mint az áram-feszültség karakterisztika \ (p \) - \ (n \) - dióda (ábra. 2.8-5). A fő jellemzője \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - dióda az, hogy ez a tehetetlenségi nemlinearitás. A hatásmechanizmus a mikrohullámú dióda feszültsége gyökeresen eltér a hatásait DC feszültség vagy viszonylag alacsony frekvenciájú.

Ábra. 2.8-5. A statikus voltamper jellemző p-i-n-dióda és a hatása rajta egy mikrohullámú jelet

Amikor kitéve közvetlen állandó áram diódát \ (i \) - réteg felhalmozódott töltés jelenik meg. Egy párhuzamosan kapcsolt dióda az átviteli vonalban a jelenlegi RF hullámok. Ennek hatására áram a tárolt töltés, azaz A dióda vezetési, sokkal gyengébb, mint a DC. Ez azért van, mert a töltés változik a pozitív félciklusaiban mikrohullámú jelenlegi, jóval kevesebb, mint a felhalmozódott töltés. A negatív félhullám a mikrohullámú oszcilláció, amikor a jelenlegi keresztül a dióda kellene hiányzik (ábra. 2.8-5), megváltozik a felhalmozódott töltés, és ebből következően a vezetési a dióda is elhanyagolható.

A különbség a hatás a vezetőképesség a dióda DC és RF áramok növekedésével nő a töltéshordozók élettartamának és gyakoriságának növekedése a mikrohullámú oszcilláció. A nulla vagy alacsony negatív előfeszített dióda vezetési tehetetlensége folytán, hogy tárolják a viszonylag magas feszültségen mikrohullámú. Rövid pozitív feszültségimpulzusok kevesebb, mint a fele a mikrohullámú rezgési periódus (ábra. 2.8-5) nem elegendő, hogy módosítsa a dióda vezetési. Így, a mikrohullámú oszcilláció a egyenáramú üzemmódban, és a fordított előfeszítő módban, \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - dióda lehet tekinteni első közelítésben, mint egy rögzített lineáris Bipole.

Teljesítmény tárcsával \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - jel diódák elérheti a több száz kilowatt impulzus. Azonban a kapcsolási ilyen diódák nagyobb, mint a rezonáns kapcsoló diódák, mint az alapja a munka meghatározott tehetetlensége az injekciót, és a felszívódást a töltéshordozók. A jelentős növekedés vagy csökkenés a mikrohullámú jelenlegi a rezgési frekvencia \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - diódák figyelhető változást dióda vezetési hatása alatt mikrohullámú jeleket, és kimutatjuk hatások. Ezek a jelenségek, egyrészt, csökkenti az értékét a kapcsolt áram és másrészt - hasznos az építési félvezető mikrohullámú korlátozók.

A fő paraméterei a kapcsolási diódák következők: elvesztése zár (\ (L_z \)), és a veszteség fényáteresztő (\ (L_ \)), kapcsolódó minőségi paraméter (\ (K \)), és a kritikus chastotadioda (\ (F_ \)), míg az előre és hátra helyreállítást. a tárolt töltés, és mások.

reteszelő veszteség (\ (L_z \)) és az átviteli veszteség (\ (L_ \)). Minden a kapcsolási dióda jellemzi két alapvető üzemmódja. Az első mód - ez egy dióda állapotban, amikor dial megfelelő jel teljesítmény és frekvencia halad szabadon keresztül kapcsolt áramkör (átviteli mód). A második mód során blokkoló dióda vonalkapcsolt a frekvenciája a kapcsolt jelet (lock üzemmód). Átkapcsolás történik megváltoztatásával az ellenállás a dióda a működési frekvencia. Lock üzemmód megfelel egy alacsony ellenállású, és az átviteli módot - nagy ellenállás. Leírására alapvető tulajdonságait egy dióda kapcsolót használunk mindkét üzemmódban azonos mennyiséggel teljesítményének aránya a mikrohullámú jelnek a kapcsoló eszköz a teljesítmény haladhat át az eszközön. Ez a hozzáállás általában decibelben, reteszelő zár mód az úgynevezett veszteséges (\ (L_z \)), és az átviteli mód - az átviteli veszteségek (\ (L_ \)). Ismerve a veszteség könnyen meg tudja határozni a disszipált teljesítmény a dióda egy adott üzemmód:

Nyilvánvaló, hogy a zár módban nagyobb teljesítmény veszteség, és nem haladja meg a maximálisan megengedett értéket az adott dióda az áramkörben.

minőségi diódát (\ (K \)). Az általánosított veszteség jellemzőinek a kapcsolási dióda megadott paraméterek különleges tényező, az úgynevezett minőségi kapcsoló dióda. Ezt az arányt úgy számítjuk ki, a képlet:

Így, a dióda minősége független annak felvételét az áramkörben vonal, a hullám vonal ellenállás, stb és határozza teljes egészében a jellemzők a belső \ (p \) - \ (i \) - \ (n \) - szerkezete és a jel paraméterek.

A kritikus frekvencia (\ (F_ \)). Hatásosság diódák ezek alkalmazása a mikrohullámú kapcsolókészülékek is értékelhetjük alkalmazásával olyan paramétereket, mint a kritikus frekvencia (\ (F_ \)). Úgynevezett kritikus frekvenciája a bemenő jel frekvencia, amelyen a (fokozatosan növekvő frekvencia) kapacitív dióda szerkezete egyenlővé válik a geometriai átlag értékét ellenállás előrehaladó áramot és a fordított előfeszítő.

Általában a kritikus frekvencia végezzük:

\ (C_d \) - dióda kapacitás

\ (R_ \) - a közvetlen veszteség ellenállás,

\ (R_ \) - fordított elvesztése ellenállás.

A kritikus frekvencia közvetlenül kapcsolódik a minősége a dióda, amely számolható a dolgozó jelet gyakorisággal \ (f \) a következő képlet:

Jellemzően a rendszer tartalmaz egy kapcsoló dióda paraméterek: a kritikus frekvencia, kapacitás és ellenállás a mikrohullámú egy bizonyos értéket előre áram. Az aktív ellenállása a dióda egy negatív torzítást megtalálható alapján A fenti képletekben.