Генераторы на лавинно-пролетных диодах (ЛПД)

Генерация СВЧ колебаний с помощью ЛПД основывается на двух физических явлениях: лавинном умножении носителей заряда при высокой напряженности электрического поля, превышающей пробивное значение, и пролете этими носителями обедненного слоя диода под действием электрического поля за определенное время. При подаче на ЛПД постоянного обратного напряжения ток через него практически отсутствует до напряжения ниже пробивного. Распределение приложенного напряжения между областями лавинного умножения и пролетного пространства определяется характером распределения примесей. Так как в запорном слое р-п- перехода примеси взаимно компенсируются, то сопротивление его велико и все подводимое напряжение приложено к слоям умножения и запорному. При повышении напряжения до пробивного напряженность поля в слое умножения достигает такой величины, при которой начинается ударная ионизация в слое умножения. Происходит процесс лавинного пробоя запорного слоя и если не принять мер для ограничения тока то произойдет тепловое разрушение ЛПД и выход его из строя. Если такой диод включен в резонансную систему, настроенную на определенную частоту, то из-за флуктуаций в контуре возникают установившиеся колебания. В связи с сильной зависимостью тока ЛПД от приложенного напряжения в течение положительного полупериода начинается резкое увеличение тока. В отрицательный полупериод рост тока прекращается, но из-за инерционности процесса развития лавины максимум инжекционного тока получается не в момент максимума положительного полупериода, а несколько позже. Этот сдвиг благодаря выбору нужной толщины запорного слоя составляет /2. Длина пролетной области ЛПД выбирается такой, чтобы время прохождения импульса тока соответствовала примерно четверти периода переменного напряжения. Таким образом, благодаря задержке лавины и наличию пролетной области обеспечивается сдвиг по фазе на между импульсами тока и напряженностью высокочастотного поля. Следовательно, сгустки электронов движутся в тормозящем высокочастотном поле, отдавая во внешнюю цепь свою энергию. При этом ЛПД в динамическом режиме обладает отрицательным сопротивлением, которое называют динамическим отрицательным сопротивлением. Как и генераторы на ДГ, ЛПД генераторы могут быть выполнены в различных вариантах (в сантиметровом и дециметровом диапазонах создаются в гибридно-интегральном исполнении, а в миллиметровом - на волноводах и объемных резонаторах).

Основными элементами генераторов является резонансные контура, диоды, элементы развязки, а у перестраиваемых генераторов еще и элемент перестройки частоты. Электрическая перестройка осуществляется с помощью варикапов, ЖИГ-резонаторов (резонатор с помещенным в него монокристаллом железо-иттриевого граната) и током смещения ЛПД.

Поиск по сайту: