Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 236
Скачиваний: 1
|
|
|
|
|
и0=(иа |
+ м;в) |
|
Ф - ^ І - |
|
|
|
|
|
|
|
(8.63) |
|||
|
|
|
|
|
Ui=-*u^[l-cos-r)- |
|
|
|
|
|
|
|
|
<8-64> |
|||||
|
Переменные составляющие тока и напряжения (первые гар |
||||||||||||||||||
моники) находятся в противофазе, на |
что |
|
указывает |
знак «—» |
|||||||||||||||
перед |
выражением (8.64). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Далее |
определяем Р 0 и Pj! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Р о = ( / о ^ - ^ Г ^ * р ) |
Un + AU^'-Z^RbiT+ti^, |
|
- ^ ) ' - |
(8.65) |
|||||||||||||||
зависимости - І - ( г - ) |
ї ( / |
- - |
/ |
« > " |
/ г |
- ( |
1 |
- |
с |
<' > |
|||||||||
|
|
Р і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 66 |
||||||
|
Пользуясь |
формулами (8.65), (8.66) и (8.57), можно |
рассчитать |
||||||||||||||||
ретные |
|
Р ь |
Р 0 и к. п. д. от RH, |
tv, Іг |
— |
|
/ „ , AUa |
или же конк |
|||||||||||
значения |
мощностей |
и к. п. д. для заданных |
параметров |
||||||||||||||||
диода |
и схемы. |
Например, |
для t, => 0,95 |
Т; |
|
(1П — / „ ) / / п |
ж 0 4; |
||||||||||||
Д^і ж |
10 |
£/п , |
что соответствует |
RH/Rn |
= |
|
25, Р, = |
|
0,05 |
£ / п / п ; |
|||||||||
Р 0 |
=• 7,26 |
с / п / п ; |
Ч ~ 0 , 7 % . На основании зависимостей Р,, т) от |
||||||||||||||||
Р н , |
/ р , |
/ п — /„ можно выбрать оптимальные |
условия |
работы |
диода |
||||||||||||||
в рассматриваемой схеме. При увеличении AUn |
|
к. п. д. генератора |
|||||||||||||||||
уменьшается. |
В |
рассматриваемой |
схеме |
существует |
оптимум для |
||||||||||||||
<р (или ti). |
При малых |
и очень больших |
по сравнению |
с периодом |
|||||||||||||||
значениях |
мощность |
и к. п. д. генератора |
уменьшаются. При |
||||||||||||||||
неизменных |
параметрах |
схемы |
|
и |
неизменном |
напряжении |
смеще |
||||||||||||
ния максимальная мощность в нагрузку будет отдаваться при /,, определенном из трансцендентного уравнения, полученного из
условия |
dPi/dtj |
= |
0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
2 Я/І |
Т |
I |
f |
|
2ntt |
|
\ |
. |
|
(8.67) |
|
|
s i n ^ r - = |
—— - — |
— |
1 — cos——- |
|
|
|||||||
Анализ резистивной схемы включения диода |
|
Ганна |
показы |
||||||||||
вает, что к. п. д. такой |
схемы невелик |
(при малых |
|
временах |
фор |
||||||||
мирования и рекомбинации домена) |
и в лучших случаях составляет |
||||||||||||
доли процента. Поэтому такое включение диода используется |
в ос |
||||||||||||
новном |
при исследовании физических |
процессов |
в диодах |
Ганна. |
|||||||||
Однако если времена формирования и рекомбинации домена |
|||||||||||||
становятся сравнимыми с периодом |
колебаний, что зависит от пара |
||||||||||||
метров материала, то к. п. д. генератора |
в такой |
схеме может су |
|||||||||||
щественно возрасти |
и достигнуть |
т] = |
14 -т- 15% [38] |
|
|
||||||||
8.3.3. Пример |
расчета генератора |
на диоде Ганна |
|
||||||||||
с индуктивной |
нагрузкой |
в режиме с |
задержкой |
|
|||||||||
|
|
|
образования |
|
домена |
|
|
|
|
|
|||
Работа диода Ганна в цепи с индуктивностью является разно
видностью работы в режиме с задержкой образования домена силь ного поля.
В простейшем случае наличие индуктивности в цепи может быть учтено эквивалентными схемами, показанными на рис. 8.21 Г39] (паразитные емкости схем и емкость домена не учитываются, что справедливо для низких частот). В зависимости от соотношения
между постоянной времени |
цепи Tj (рис. |
8.21) |
и периодом |
пролет |
||||
ных колебаний / j , можно |
различать два |
случая: тг < t, |
и т, |
> tl. |
||||
Когда Ті > t-i, то колебания тока в схеме рис. 8.21, |
а |
не |
возник |
|||||
нут. Этому случаю |
будет соответствовать |
нагрузочная |
прямая |
AKG, |
||||
параллельная оси |
напряжений, Рабочая |
точка, |
попадая |
из |
А |
в G |
||
Рис. |
8.21. |
Иллюстрация |
работы |
диода Ганна |
в цепи с индуктив |
|||
|
ностью в режиме с задержкой образования |
домена. |
||||||
при |
образовании первого |
домена, |
не возвращается больше в точку |
|||||
А. Такое включение |
равносильно |
работе диода |
в схеме с генерато |
|||||
ром тока. Если т, < |
то в той же схеме (рис. |
8.21) |
рабочий цикл |
|||||
соответствует кривой AKGPB |
при образовании |
домена (время фор |
||||||
мирования |
считаем |
бесконечно малым) и BOA |
при |
рекомбинации |
||||
домена на |
аноде. В |
течение |
времени нахождения рабочей точки на |
|||||
ветви статической характеристики диода OA, напряжение на диоде
оказывается ниже порогового, и новый домен возникнет лишь тогда, когда в результате перезарядки цепи напряжение на диоде достиг
нет порогового значения. Время, в течение |
которого это происходит, |
|||||
зависит |
от величин L , RH и сопротивления |
диода |
постоянному току. |
|||
В |
схеме на |
рис. 8.21, б (т, |
< ti) рабочий |
цикл соответствует |
||
кривой |
ABCDA |
при пороговом |
напряжении и |
AKLMNA |
при на |
|
пряжениях, превышающих пороговое. При образовании домена амплитуда броска напряжения определяется сопротивлением на грузки. Спустя время, большее постоянной цепи Tj, сопротивление
Величина напряжения AU2 зависит от общего приложенного напряжения и, как нетрудно показать, равна
|
|
AU2 |
Un+AUa-f0 |
R0 |
при |
AUn< |
Дс^! |
(8.71) |
|
|
|
1 + |
Яо/Ян |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина |
скачка тока Д/' определяется как |
|
|
|
|||||
|
|
Л/': |
Un^AUn-I0R0 |
|
при |
Д ( / п < |
AtVj |
(8.72) |
|
|
|
Rn |
+ Ro |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
AUn |
> Д(7і индуктивность |
не влияет |
на период |
колебаний |
||||
тока |
и напряжения и AU2 |
= Д(Vj. |
|
|
|
|
|||
|
Учитывая значения Д(/, , Д£У2, Д/' , по вольтамперной харак |
||||||||
теристике диода Ганна определим форму напряжения на диоде и
форму тока |
через диод. |
|
|
|
|
|
Напряжение |
на диоде может |
быть записано в виде |
|
|||
^ п - г > Л { 7 п ф Д і 7 1 е х р ( - / / т 1 ) |
|
при 0 < / < ti—t', |
||||
|
|
t-(ti-t') |
|
при t\ — t ' < t < ti, |
||
Un4- |
Д£7П — ДІЛ е х Р ' |
|
|
|||
U{t) = |
|
|
— t - t i |
|
(8.73) |
|
Uu-$> AUn — AU2 exp |
при / х <t |
<Т, |
||||
где /' — время |
рекомбинации домена |
на аноде, определяемое так |
||||
же, как и в предыдущем примере (f |
< Т); Т — период колебаний. |
|||||
Форма тока |
через диод имеет вид |
|
|
|||
|
|
/о |
|
|
При 0 < / < |
|
|
|
V |
|
|
п р и / j — Г < I < tb |
|
|
|
|
|
|
(8.74) |
|
|
|
|
|
|
|
|
1/Яо |
1/п + Д У п - Д У , е х р |
- |
|
п р и ti |
< t < Т. |
|
Период |
колебаний генератора Г |
состоит |
из времени дрейфа |
|||
домена от катода к аноду и его рекомбинации на аноде tx и времени
t2, |
в течение которого после |
|
исчезновения |
домена напряжение на |
|||||||
диоде достигает порогового значения Un. |
Из |
выражения |
(8.73) |
||||||||
для момента времени tj < t |
< Т следует, |
что |
при t = Т |
период |
|||||||
колебаний |
рассматриваемой |
|
схемы |
равен |
|
|
|
|
|||
|
|
Т-Ъ^т2 |
In |
Л 1 / п ф £ / п - / |
0 Я о |
|
|
(8.75) |
|||
|
|
AUa(l^R0/Ra) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Частота колебаний в схеме зависит |
от соотношения питающих на |
||||||||||
пряжений в диапазоне Un |
< U < Un + AUt. |
Когда AU2 = Дt/ x |
|||||||||
при |
AUn |
> AUj, |
период |
колебаний |
равен времени |
пролета |
|||||
Частота генератора |
может |
меняться |
от очень |
низкой |
до частоты |
||||||