Страница: 11/12
В субкритически легированных диодах при 
невозможно образование бегущего домена даже при напряжениях, превышающих пороговое. Как показывают расчеты, субкритические диоды характеризуются отрицательным эквивалентным сопротивлением на частотах, близких к пролетной частоте, при напряжениях, превышающих пороговые. Их можно использовать в усилителях отражательного типа. Однако из-за малых динамического диапазона и коэффициента усиления они находят ограниченное применение.
Устойчивая отрицательная проводимость в широком диапазоне частот, достигающем 40%, реализуется в диодах с 
при малой длине диода (~8–15 мкм) и напряжениях 
. При меньших напряжениях наблюдается генерация, срыв которой при увеличении напряжения может быть объяснен уменьшением ОДП материала при повышении температуры прибора.
Однородное распределение электрического поля по длине диода и устойчивое усиление в широкой полосе частот могут быть получены за счет неоднородного легирования образца (рис.12, а). Если вблизи катода имеется узкий слаболегированный слой длиной около 1 мкм, то он ограничивает инжекцию электронов из катода и приводит к резкому возрастанию электрического поля. Увеличение концентрации примеси по длине образца по направлению к аноду в пределах от 
до 
позволяет добиться однородности электрического поля. Процессы в диодах с таким профилем обычно рассчитывают на ЭВМ.
Рис.12. Профиль легирования (а) и распределение поля (б) в диоде Ганна с высокоомной прикатодной областью.
Рассмотренные типы усилителей характеризуются широким динамическим диапазоном, к.п.д., равным 2–3%, и коэффициентом шума ~10дБ в сантиметровом диапазоне длин волн.
|
|
Ведутся разработки тонкопленочных усилителей бегущей волны (рис.13), которые обеспечивают однонаправленное усиление в широкой полосе частот и не требуют применения развязывающих циркуляторов. Усилитель представляет собой эпитаксиальный слой GaAs 2 толщиной 
(2–15 мкм), выращенный на высокоомной подложке 1. Омические катодные и анодные контакты расположены на расстоянии 
друг от друга и обеспечивают дрейф электронов вдоль пленки при подаче на них постоянного напряжения 
. Два контакта 3 в виде барьера Шоттки шириной 1–5 мкм используются для ввода и вывода СВЧ-сигнала из прибора. Входной сигнал, подводимый между катодом и первым контактом Шоттки, возбуждает в потоке электронов волну объемного заряда, которая изменяется по амплитуде при движении к аноду с фазовой скоростью 
.
Рис.13. Схема устройства тонкопленочного усилителя бегущей волны на GaAs с продольным дрейфом
Для работы усилителя требуется обеспечить однородность пленки и однородность электрического поля по длине прибора. Напряжение смещения УБВ лежит в области ОДП GaAs, т. е. при 
. В этом случае происходит нарастание волны объемного заряда при ее движении вдоль пленки. Устойчивое однородное распределение электрического поля достигается в УБВ за счет использования пленок малой толщины и покрытия пленки GaAs диэлектриком с большим значением 
.
Реферат опубликован: 24/03/2009