Ограничительные p-I-n-диоды

Характерной особенностью ограничительных p-i-n-диодов является значительное увеличение активной и емкостной составляющих проводимости при увеличении падающей мощности СВЧ сигнала (или, точнее, приложенного к диоду напряжения) выше порога ограничения. Увеличению проводимости диода способствует появление постоянной составляющей тока, которая играет роль постоянного тока в p-i-n-диодах, предназначенных для коммутации СВЧ сигналов. Уровень нормальной работы (уровень ограничения) ограничительных диодов зависит от толщины i-слоя и может принимать значения от нескольких милливатт до сотен ватт.

Сопротивление p-i-n-структуры определяется выражением

, (1.41)

где D – коэффициент диффузии;

I – амплитуда тока СВЧ, протекающего через i-слой;

– отношение заряда к произведению постоянной Больцмана на температуру кристалла в Кельвинах ( );

w – толщина i-слоя;

ω – угловая частота.

При СВЧ токе, равном 10 А, сопротивление i-слоя составляет доли Ома. Диоды СВЧ, разрабатываемые специально для ограничения СВЧ сигналов, имеют параметры, очень близкие к параметрам коммутационных диодов.

Эквивалентные схемы ограничительных диодов представляют собой активное сопротивление rв при работе диода в режиме больших уровней (напряжений) СВЧ сигналов и последовательную цепь, состоящую из емкости C и сопротивления rн при работе диода в режиме малых уровней СВЧ сигналов.

В данном случае под большими и малыми уровнями следует понимать напряжения, большие или меньшие порога ограничения.

Параметры отечественных p-I-n -диодов

Повышение температуры i-слоя ΔТ_у относительно температуры корпуса диода в установившемся режиме при воздействии на диод непрерывного СВЧ сигнала определяется формулой

, (1.42)

Тепловой анализ позволяет сделать следующие выводы о зависимости изменения температуры структуры диода от параметров воздействующих на диод импульсов СВЧ сигналов:

- при коротких импульсах СВЧ сигналов и высокой скважности, т.е если выполняются соотношения τ_пз>>τ_т и τ_и<<τ_т, повышение температуры структуры диода при остальных неизменных условиях пропорционально длительности импульса;

- если τ_и>2 τ_т, то температура структуры диода в конце импульса СВЧ сигнала примерно соответствует температуре структуре при воздействии непрерывной СВЧ мощности, равной мощности импульса, т.е. ;

- при τ_пз≥5τ_т можно пренебречь накоплением тепла в структуре в течение бесконечной последовательности импульсов СВЧ сигналов.

В таблице 1.6 приведены параметры некоторых коммутационных и ограничительных p-i-n -диодов, выпускаемых отечественной промышленностью.

Таблица 1.6 – Основные параметры отечественных p-i-n -диодов

Тип диода	Значения параметров
	С, пФ	Fкр, ГГц	r+, Ом	Qнак, нКл	Режимы измерений		UIраб, В	Pрас.макс, Вт
					I0, мА	Uобр, В
КА535Б	3,0–4,5	100	0,5	50-2500	100	100	1000	100
КА528А-4	1,8–2,4	200	0,5	900	100	100	1000	50
КА523Б-4	1,0–2,0	200	0,5	220	50	100	600	20
КА537А	3	200	0,5	100	100	100	600	20
КА542А	1	250	1,7	300	100	100	1100	4
КА507	0,8–1,2	200	1,5	200	100	100	300	5
КА536А-5	0,08–0,16	300	1,5	150	100	100	300	1
КА542Б-4	0,5–0,8	200	0,5	400	200	30	300	1,6
КА546А-5	0,12–0,2	300	1,5	5,0–200	100	100	300	2,5
Ка543А-5	0,12–0,19	300	1,5	0,5–3	3	20	100	0,5
КА541А-6	0,15–0,22	400	1,3	60-150	100	100	300	0,5

14