Файл: Дьяченко Б.М. Генераторы частотно-модулированных колебаний на полупроводниковых приборах с отрицательным сопротивлением [монография].pdf

описывает виедомениую область, другой — сам домен. Экви­

ной схемы после некоторых преобразований получим выраже­

Для определения частоты генерируемых колебаний необ­ ходимо, чтобы реактивные проводимости сопротивления Zi _ и кристалла диода находились в следующем соотношении: 1

14

Из этого условия мы можем определить частоту генериру­ емых колебании

( 1.1)

В резонансных режимах частота колебании в основном определяется параметрами, колебательной системы. Но тем не менее емкость домена, входящая в колебательную систему из-за присущей ей нелинейности, вызывает изменения генери­ руемой частоты при изменении напряжения питания.

Дифференциальная емкость домена имеет вид Пэ|:

( 1.2)

где S — площадь диода Ганна, е — заряд электрона,

г— диэлектрическая проницаемость, N — концентрация примесей,

Е„— поле в кристалле вне домена, I — толщина кристалла.

В режиме с подавлением доменов или в режиме с задерж­ кой образования доменов домен существует только часть пе­ риода. На резонансную частоту колебаний системы в первом приближении оказывает влияние лишь усредненная за пери­ од высокой частоты емкость домена. При ее определении до­ пускаем, что:

—домен существует часть периода колебаний, когда напряжение на диоде выше U,10p, и его емкость в этом

случае определяется выражением (1.2);

—когда напряжение на диоде меньше Unop> Домен отсут­ ствует и емкость равна бесконечности [7];

—напряжение на диоде близко к гармоническому;

—Е0 постоянно.

Входное сопротивление колебательной системы Z„bx на заданной частоте получим из равенства реактивной составля-

15

ющнй выражения (1.0) и сопротивления дифференциальной емкости домена Сд

Длина колебательной системы, подключенной к контактам

при изменениях напряжения питания, на частоту оказывают влияние также высшие гармоники тока, задержка образова­ ния домена и время его рассасывания. Влияние высших гар­ моник тока на частоту в основном зависит от нагрузки и ре­ жима работы генератора.

1.5. Осуществление частотной модуляции за счет

емкости домена

Частотную модуляцию можно осуществить, подав на диод низкочастотное модулированное напряжение Us cos St. Одна­ ко при этом проявляются нелинейные эффекты, обусловлен­ ные нелинейностью функции «(Us) . Рассмотрение нелиней­ ных эффектов при частотной модуляции генератора с помо­ щью емкости домена будем связывать с тремя задачами: оп­ ределение и оптимизация девиации частоты, определение и минимизация коэффициентов нелинейных искажений, опреде­ ление и минимизация нестабильности средней частоты генера­ торов.

Надо заметить, что характер и количественное выражение искомых величии во многом зависят от разновидностей воз­

ном. Это позволит оценить удельный вес компонент суммар­ ных нелинейных продуктов, сделать определенные выводы и

16

ной модуляции емкость домена зависит ис только от ампли­ туд гармоник модулирующего колебания, по и амплитуд гар­ моник высокочастотного напряжения и времени существова­ ния домена.

Рассмотрим теперь зависимость «>(СД). Для этого в фор­

1-1 - I

В данном выражении Ь<1, а^1 (под а подразумеваются значения, не превышающие 1,1). При этом условии второй член в скобках будет меньше единицы и корень можно раз­ ложить в ряд. После простых, но громоздких преобразований получим

ft.'.H.Hfi"_ v'i 18 ЯАМОЛ-VU;'.

I ЩООШ

шх , Sill шт:

Из (1.10) видно, что средняя частота за период модулиру­ ющих колебаний

(О

(1.11)

Из формул (1.10) и (1.11) следует, что при частотной мо­ дуляции генератора на диоде Ганна среднее за период моду­

Та

а3!}-1 г

(U 3 )