Полиномиальная аппроксимация участка ВАХ диода

Следует отметить, что полупроводниковая технология в отличие от электровакуумной позволяет разрабатывать большое количество типов диодов с различными ВАХ. В ряде случаев для описания ВАХ приходится использовать полиномиальную аппроксимацию рабочих участков ВАХ. Так для диодов, работающих в схемах преобразования сигналов, таких как умножение частоты, модуляция, перемножение сигналов и др., необходим квадратичный участок ВАХ, а в схемах автогенераторов с использованием диодов с отрицательным дифференциальным сопротивлением – кубичный. В общем виде полином, описывающий участок ВАХ, записывают для небольших приращений относительно заданной точки на ВАХ, определяемой постоянным напряжением (смещением) на переходе:

На рис. 2.12 показаны примеры ВАХ, где жирно выделены квадратичный (а) и кубичный участки (б) в окрестности т. А.

Рис. 2.12

Использовать аппроксимационный полином можно и для больших диапазонов изменения напряжений и токов, при этом степень полинома для аппроксимации ВАХ естественно будет больше.

Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем высокочастотной мощности. Управление осуществляется постоянным током. Разделение высокой частоты и управляющего сигнала осуществляется с помощью дополнительных конденсаторов и индуктивностей.

Принцип действия переключательного диода основан на большом различии полного сопротивления СВЧ-сигналу при прямом постоянном токе через диод и при обратном постоянном напряжении на диоде. Именно поэтому СВЧ-тракт (волноводная, коаксиальная или полосковая линия), следующий за переключательным устройством с диодом, может быть либо открыт, либо закрыт для СВЧ сигнала. Например, в радиолокационных станциях с фазированными решетками, содержащими тысячи идентичных антенных элементов, переключательные диоды должны обеспечить подачу мощного СВЧ-импульса на каждый элемент в определенные моменты времени. При этом мощные импульсы передатчика не должны попадать в канал чувствительного приемника.

Отсюда ясны основные требования к переключательным СВЧ-диодам. Они должны с минимальными потерями пропускать СВЧ-мощность в состоянии пропускания и не пропускать – в состоянии запирания, обладать большой допустимой мощностью рассеяния, большим пробивным напряжением, малой собственной емкостью и достаточно большой скоростью переключения.

Параметрические диоды относятся к группе варакторных диодов, принцип действия которых основан на эффекте зависимости ёмкости р-n-перехода от приложенного к нему напряжения.

Диод используется в качестве элемента с переменной ёмкостью, который включается в колебательный контур усилителя. На параметрический диод подаётся постоянное обратное смещение (обычно - 0,3-2,0 в) и два переменных СВЧ сигнала (до нескольких сотен Ггц): один сигнал от генератора накачки и другой – усиливаемый сигнал.

Ограничительные диодыприменяются для защиты разных устройств.

1) От неправильной полярности включения.

2) От скачков при выключении питания.

(Диод включается параллельно катушке так, что в «рабочем» состоянии диод закрыт. В таком случае, если резко выключить сборку, возникнет ток через диод и сила тока будет уменьшаться медленно, и не возникнет мощного скачка напряжения, приводящего к искрящим контактам и выгорающим полупроводникам).

3) От подавления перенапряжений возникающих при переходных процессах в электронном оборудовании систем телекоммуникации и передачи данных.

4) Защита биополярных и МОП-транзисторов транзисторов (управляющих электрода и самих переходов).

Умножительные диодыпредназначены для работы в дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн в умножителях частоты.

Настроечные диоды предназначены для электрической перестройки частоты и фазы в радиоэлектронной аппаратуре. Применяются в качестве переменной емкости в радиотехнических цепях СВЧ диапазона при создании частотно перестраиваемых фильтров, аттенюаторов, фазовращателей и т.п., а также для управления частотой твердотельных генераторов СВЧ.

Генераторные диоды предназначены для работы в качестве активного элемента в генераторах сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн, а также в качестве усилителей в радиоэлектронной аппаратуре. Применяются для создания генераторов малой и средней мощности, используемых в качестве передатчиков, гетеродинов в радиоэлектронной аппаратуре.