DIODY MIKROFALOWE
Technika Mikrofalowa
Technika Mikrofalowa
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe stosowane w technice mikrofalowej:
przełączające (impulsowe);
generacyjne – z ujemną rezystancją w określonym przedziale
charakterystyki U/I
Diody przełączające (impulsowe): Schottky’ego, ładunkowe,
ostrzowe, zwrotne
Diody ładunkowe i ostrzowe umożliwiają formowanie impulsów
prostokątnych o bardzo krótkim czasie narastania i opadania –
zastosowanie szczególnie w procesach przełączania . W układach
impulsowych, najczęściej spełniają funk-
Diody półprzewodnikowe stosowane w technice mikrofalowej:
przełączające (impulsowe);
generacyjne – z ujemną rezystancją
w określonym przedziale
charakterystyki U/I
Diody przełączające (impulsowe):
Schottky’ego, ładunkowe,
ostrzowe, zwrotne
Diody
ładunkowe i ostrzowe
umożliwiają formowanie impulsów
prostokątnych o bardzo krótkim czasie narastania i opadania –
zastosowanie szczególnie w procesach przełączania . W układach
impulsowych, najczęściej spełniają funk-
cje
kluczy
przepuszczają-cych
impulsy tylko w jed-
nym kierunku
bardzo
ma-ła rezystancja w
kierunku
przewodzenia, bardzo
duża
w
kierunku
zaporowym
bezzwłoczna reakcja na
im-pulsy.
Diody przełączające: 1 – zwrotna, 2 – ostrzowa, 3 – Schottky’ego
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Dioda Schottky'ego:
Dioda półprzewodnikowa, w której w miejsce złącza p-n zastosowano
złącze metal-półprzewodnik.
Charakteryzuje się małą pojemnością złącza, dzięki czemu typowy czas
przełączania wynosi tylko około 100 ps.
Diody te – ze względu na małą bezwładność - znajdują zastosowanie w
układach działających przy dużej częstotliwości (do 100 GHz), szczególnie
jako diody mieszające i detekcyjne.
Diody Schottky'ego mają mniejszy spadek napięcia w kierunku
przewodzenia (U
F
= 0,3 V) niż diody krzemowe (U
F
= 0,6÷0,7 V).
Zwykle maksymalne napięcie wsteczne jest niewielkie i nie przekracza 100
V; najlepsze właściwości mają w zakresie wstecznym w zakresie
przewodzenia duże napięcie progowe (mała wartość rezystancji
szeregowej, mały poziom szumów własnych, duża stabilność pracy i
odporność na wstrząsy).
Dioda Schottky'ego:
Dioda półprzewodnikowa, w której w miejsce złącza p-n zastosowano
złącze metal-półprzewodnik.
Charakteryzuje się małą pojemnością złącza, dzięki czemu typowy czas
przełączania wynosi tylko około 100 ps.
Diody te – ze względu na małą bezwładność - znajdują zastosowanie w
układach działających przy dużej częstotliwości (do 100 GHz), szczególnie
jako diody mieszające i detekcyjne.
Diody Schottky'ego mają mniejszy spadek napięcia w kierunku
przewodzenia (U
F
= 0,3 V) niż diody krzemowe (U
F
= 0,6÷0,7 V).
Zwykle maksymalne napięcie wsteczne jest niewielkie i nie przekracza 100
V;
najlepsze właściwości mają w zakresie wstecznym
w zakresie
przewodzenia duże napięcie progowe (mała wartość rezystancji
szeregowej, mały poziom szumów własnych, duża stabilność pracy i
odporność na wstrząsy).
Dioda zwrotna:
Dioda tunelowa (
2
) o znikomo małym
prądzie szczytu – złacze p+-n+ nieco słabiej
domieszko-wane, poziom Fermiego na
krawędzi pasma za-bronionego.
Przy polaryzacji w kierunku przewodzenia
nie ma prądu Esakiego (
1
)
[przepływu
tunelowego
elektronów
z
pasma
przewodnictwa do pasma walencyjnego],
przy polaryzacji w kierunku wstecznym
raptownie wzrasta tunelowy prąd Zenera.
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Dioda ładunkowa - posiada trzy warstwy; zmiana rezystancji w
warstwie pośred-niej odbywa się gwałtownie przy niewielkiej
zmianie ładunku między materiałami p i n. Umożliwia to
uformowanie impulsów prądu posiadających bardzo strome zbocza
co pozwala otrzymać wiele częstotliwości harmonicznych przebiegu
podstawowego.
Dioda ładunkowa
- posiada trzy warstwy; zmiana rezystancji w
warstwie pośred-niej odbywa się gwałtownie przy niewielkiej
zmianie ładunku między materiałami p i n. Umożliwia to
uformowanie impulsów prądu posiadających bardzo strome zbocza
co pozwala otrzymać wiele częstotliwości harmonicznych przebiegu
podstawowego.
Powielacz z diodą ładunkową
Powielacz z diodą ładunkową
Waraktory – diody wykazujące dużą zależność pojemności złącza p-
n od wartości przyłożonego napięcia (w kierunku zaporowym).
Posiadają pojem-ności rzędu 0,2-20 pF, są używane głównie w
zakresie wysokich częstotliwości, jak również mikrofalowym (5-
200
GHz);
znajdują
zastosowanie
np.
w
powiela-czach
częstotliwości.
Waraktory
– diody wykazujące dużą zależność pojemności złącza p-
n od wartości przyłożonego napięcia (w kierunku zaporowym).
Posiadają pojem-ności rzędu 0,2-20 pF, są używane głównie w
zakresie wysokich częstotliwości, jak również mikrofalowym (5-
200
GHz);
znajdują
zastosowanie
np.
w
powiela-czach
częstotliwości.
Dioda
jest
stosowana
w
powielaczach częs-
totliwości
dla
zakresu bwcz.
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Dioda tunelowa (Esakiego) - dioda półprzewodnikowa, która dla
pewnego zakresu napięć polaryzujących charakteryzuje się ujemną
rezystancją dynamiczną.
Dioda tunelowa
(Esakiego) - dioda półprzewodnikowa, która dla
pewnego zakresu napięć polaryzujących charakteryzuje się ujemną
rezystancją dynamiczną.
Charakterystyka I-U diody tunelowej
Charakterystyka I-U diody tunelowej
Schemat generatora z diodą tunelowa
Schemat generatora z diodą tunelowa
Wzmacniacz i heterodyna z diodą tunelową
Wzmacniacz i heterodyna z diodą tunelową
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Dioda Gunna - dioda półprzewodnikowa stosowana w układach
elektronicznych o bardzo wysokich częstotliwościach pracy.
Efekt Gunna – polega na wzbudzeniu się oscylacji elektrycznych w
niektórych półprzewodnikach (GaAs, GaP) typu n. Wynika z
powstania ujemnej rezystancji dynamicznej wywołanej między
dolinowymi przejściami elektronów w paśmie przewodnictwa pod
wpływem odpowiednio dużych pól elektrycznych.
Diody Gunna wykonane z arsenku galu mogą pracować do
częstotliwości 200 GHz, natomiast z azotku galu działają nawet do
3 THz
Dioda Gunna
- dioda półprzewodnikowa stosowana w układach
elektronicznych o bardzo wysokich częstotliwościach pracy.
Efekt Gunna – polega na wzbudzeniu się oscylacji elektrycznych w
niektórych półprzewodnikach (GaAs, GaP) typu n. Wynika z
powstania ujemnej rezystancji dynamicznej wywołanej między
dolinowymi przejściami elektronów w paśmie przewodnictwa pod
wpływem odpowiednio dużych pól elektrycznych.
Diody Gunna wykonane z arsenku galu mogą pracować do
częstotliwości 200 GHz, natomiast z azotku galu działają nawet do
3 THz
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
• Posiada małą rezystancję w kierunku przewodzenia i małą
pojemność w kierun-ku zaporowym.
• Charakteryzuje się niskim tłumieniem gdy jest załączana, a
wysokim tłumieniem kiedy nie przewodzi.
• Dioda ta funkcjonuje jak rezystor dla wysokich częstotliwości.
• Rezystancja diody PIN w kierunku przewodzenia może się zmieniać
od 1 do 10 000 w zależności od polaryzacji. Stosowana jest w
tłumikach sterowanych prądowo.
•
Posiada małą rezystancję w kierunku przewodzenia i małą
pojemność w kierun-ku zaporowym.
•
Charakteryzuje się niskim tłumieniem gdy jest załączana, a
wysokim tłumieniem kiedy nie przewodzi.
•
Dioda ta funkcjonuje jak rezystor dla wysokich częstotliwości.
•
Rezystancja diody PIN w kierunku przewodzenia może się zmieniać
od 1 do 10 000 w zależności od polaryzacji. Stosowana jest w
tłumikach sterowanych prądowo.
Diody PIN - elementy o zmiennej impedancji stosowane w układach
elektronicznych bardzo wielkich częstotliwości. Dioda PIN posiada
wbudowaną warstwę wewnętrzną „i” (w idealnym przypadku
warstwa półprzewodnika samoistnego), która znajduje się miedzy
obszarem materiału P i materiału N.
Diody PIN
- elementy o zmiennej impedancji stosowane w układach
elektronicznych bardzo wielkich częstotliwości. Dioda PIN posiada
wbudowaną warstwę wewnętrzną „i” (w idealnym przypadku
warstwa półprzewodnika samoistnego), która znajduje się miedzy
obszarem materiału P i materiału N.
Diody półprzewodnikowe
Diody półprzewodnikowe
Przełącznik szeregowy i równoległy z diodą PIN
Przełącznik szeregowy i równoległy z diodą PIN
Przesuwnik fazy z diodami PIN
Przesuwnik fazy z diodami PIN
Mikrofalowe układy elektroniczne
Mikrofalowe układy elektroniczne
Układy mikrofalowe
• mieszacze, detektory, prostowniki
• wzmacniacze
• generatory
• powielacze
• przełączniki
Układy mikrofalowe
•
mieszacze, detektory, prostowniki
•
wzmacniacze
•
generatory
•
powielacze
•
przełączniki
Prostownik
Prostownik
Detektor
Detektor
Mieszacz
Mieszacz