Файл: Грабовски, К. Параметрические усилители и преобразователи с емкостным диодом.pdf

2.2.ХАРАКТЕРИСТИКИ р-п ПЕРЕХОДА В УСЛОВИЯХ

ВОЗДЕЙСТВИЯ НАКАЧКИ [27]

Как уже упоминалось, усиление либо преобразование частоты в диодных параметрических системах происходит в результате изме­ нения емкости запертого р-п перехода, управляемого (накачиваемого) большой вспомогательной СВЧ мощностью. Специфике р-п переходов, используемых в варакторных диодах, посвящен ряд польских работ [2, 27, 40]. Применительно к «линейному этапу» представленной в § 2.1 теории параметрических систем займемся сейчас упрощенными метода­ ми отыскания характера функции s(a>J) дифференциального эластан-

2.2.1.СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ р-п П Е Р Е Х О Д А

Типичный р-п переход, смещенный в обратном направлении и на­ качиваемый большим СВЧ сигналом, можно представить [21] с по­ мощью последовательно1 ' соединенных линейного сопротивления Rs и нелинейной емкости С п (рис. 2.1), которая является функцией на­ пряжения накачки. Изменения С п зависят от ширины потенциального барьера, который соответственно увеличивается или уменьшается в за­ висимости от того, растет или убывает напряжение смещения (в не­ проводящем направлении) на переходе.

Специфика параметрических систем (2.12), (2.20), (2.21) создает необходимость пользоваться понятием так называемого динамичес­ кого эластанса2 ' перехода [32, 77]:

где dq означает приращение заряда, вызванное приращением напря­

39

Как уже указывалось, показатель степени у зависит от вида пе­ рехода, а точнее, от распределения концентраций примесей в переходе. На практике чаще всего сталкиваются с двумя распределениями:

а) линейным, в котором переход от материала р к материалу п осуществляется плавно, линейно (рис. 2.9). Такое распределение ха­ рактеризуется показателем степени у = 1/3, а переход носит название линейного;

б) ступенчатым, в котором переход от материала р к материалу п происходит скачком (рис. 2.10). Такое распределение характери­ зуется показателем степени у = 1/2, а переход называется резким.

В действительности [61] можно получить и другие распределения концентрации примесей1 ', из которых особенно интересным представ­ ляется распределение, характеризующееся показателем степени у = 1. Один из возможных способов реализации такого перехода описал Маринос [60]. Особенностью его является то, что до глубины d0 концент­ рация примесей в материала типа п постоянна, а далее уменьшается обратно пропорционально глубине (рис. 2.11). В дальнейшем переход с у = 1 будем называть переходом Мариноса.

Формулы (2.75) или (2.76) представляют зависимость эластанса перехода от управляющего напряжения. На практике однако чаще не-

1 1 Обсуждаемые далее три наиболее характерных вида пространственного распределения плотности примесей в р-п переходе следует считать приближен­ ными. В реальном переходе, вообще говоря, распределения гораздо более слож ­ ные [10], однако точная аппроксимация функций распределения плотности при­ месей приводит к результатам, которые невозможно интерпретировать.

40

мостью генератора накачки [30, 31, 45, 69, 70, 76]. Такое допущение дает возможность сделать некоторые общие выводы относительно на­

только в диапазоне коротких волн и нижних частот У К В диапазона и приведены

нее, чем это указано в тексте. Источник С В Ч мощности обычно должен работать

Форма тока или напряжения на нелинейном элементе зависит также от импедан­ са на гармониках частоты накачки. При достаточно больших частотах накачки эти импедансьт, как правило, не могут быть рассчитаны. Поэтому при разра­ ботке усилителя необходимо проводить холодные измерения, которые позволят определить также и значение коэффициента модуляции а. Величина а меняется в зависимости от формы кривой не очень сильно — меньше 3 0 % . (Прим. ред.)

42