Эквивалентная схема и параметры диода. Особенности эксплуатации и применения

Полученные при рас­смотрении токов в диоде на СВЧ результаты можно использовать при построении эквивалентной схемы диода в режиме малых ампли­туд переменного напряжения.

Составляющим полного тока диода, показанным на векторной диаграмме рис.3, соответствует эквивалентная схема, состоя­щая из параллельного соединения двух проводимостей - активной g_ω и реактивной b_ω (рис.4). тивной g_ω и реактивной b_ω (рис.4).

Каждая проводимость зависит от угла пролета θ_ka =θ и может быть представлена в виде произведения некоторой проводимости и безразмерной функции от угла θ. С учетом этого обстоятельства выражения для активной и реактивной проводимостей диода соответственно можно записать в виде

где S - крутизна характеристики диода, равная обратной величине внутреннего со­противления диода на низкой частоте; C -"холодная" емкость диода; F₁(θ) и F₂(θ) - функции угла θ , извест­ные из общей теории работы диода на

СВЧ и представленные гра­фически на рис. 5.

Зависимости активной и реактивной проводимости от частоты имеют такой же характер, как и функции F₁(θ) и F₂(θ). Вид этих зависимостей нетрудно объяснить, если учесть, что значения про­водимостей получаются путем деления амплитуды соответствующей составляющей тока на амплитуду анодного напряжения, которую можно выбрать постоянной (характер зависимостей составляющих тока от частоты рассматривался ранее).

Следует лишь отметить, что в области углов пролета,

меньших 2π для определения параметров b_ω и g_ω можно пользоваться приближенными выражениями

Таким образом, инерция электронов в диапазоне СВЧ приводит к появлению фазового сдвига между током и напряжением диода, а следовательно, и к уменьшению его активной проводимости, которая на некоторых частотах (в пределах изменения угла пролета от 2π до 3π) становится отрицательной.

Влияние междуэлектродной емкости на реактивную состав­ляющую тока компенсируется влиянием инерции электронов, однако следует иметь в виду, что параллельно емкости меж­ду электродами всегда оказывается включенной распределенная емкость между выводами, соизмеримая с междуэлектродной емкостью. По этой причине уменьшение полной емкости диода за счет индуктивной составляющей наведенного тока часто не учитывают и в расчетах используют значение емкости, измеренное в "холодном" диоде.

На работу диода и его параметры могут оказать существенное влияние также индуктивности выводов, которые включены последо­вательно с диодом и проводимости которых на СВЧ могут оказать­ся соизмеримыми с проводимостями b_ω и g_ω . Кроме того, при больших амплитудах переменного напряжения и больших углах про­лета возврат электронов к катоду может привести к дополнитель­ному разогреву катода даже к выходу диода из строя.

Наконец, в области СВЧ потери в диэлектриках растут, разо­грев элементов в лампе увеличивается, что заставляет снижать мощность, подводимую к лампе, а значит, менее эффективно ис­пользовать ее.