30. Принцип работы варакторного умножителя частоты.

Пример схемы умножителя большой кратности приведен на рис.

В схеме умножителя входная цепь выполнена в виде ФНЧ, образованного сосредоточенными емкостями С₁, С₂ и индуктивностями L₁, L₂, выполненными на отрезках МПЛ.

Выходная цепь выполнена в виде полосно-пропускающего фильтра (ППФ), настроенного на выходную частоту n-й гармоники. ППФ и индуктивность L₂ обеспечивают развязку входной и выходной цепей. Постоянное напряжение на варакторе задается сопротивлением R_см, емкость С_р является разделительной емкостью.

31. Лавинно-пролетные диоды. Принцип работы лпд.

Лавинно-пролетный диод (ЛПД) - полупроводниковый диод с отрицательным дифференциальным сопротивлением, природа которого обусловлена инерционностью процессов генерации лавины в обратно смещенном р-п переходе и инерционностью движения пространственно сгруппированных носителей.

Структура и принцип работы

Одной из возможных структур ЛПД является трехслойная структура p⁺nn⁺

На примере этой структуры рассмотрим принцип работы ЛПД, который основан на 2-х процессах: лавинном пробое и пролете носителей через обедненную область.

Рис.5.18. Структура ЛПД - а) и распределение поля в структуре - б)

Если приложить к диоду обратное напряжение и увеличивать его, то наступит электрический пробой. Пробой наступает при напряжении U_пр, что соответствует напряженности E_пр (рис.5.18,б). При E > E_пр начинается процесс ударной ионизации, в узкой области, прилегающей к p⁺n переходу, лавинообразно образуются электроны и дырки. Область, в которой локализован лавинообразный процесс, называют областью умножения.

С течением времени под действием поля дырки уходят в p⁺ контакт, а электроны двигаются со скоростью насыщения к n⁺ контакту через пролетную область.

На рис.5.18.б участок длиной Δl соответствует области умножения, а участок длиной l – Δl соответствует пролетной области.

Если ЛПД поместить в резонатор, то к диоду кроме постоянного напряжения прикладывается и переменное с частотой, равной частоте резонансной системы

Временные диаграммы, поясняющие работу ЛПД при воздействии переменного напряжения:

u_~

i_л

i_н

ωt

ωt

a)

б)

в)

Пусть переменное напряжение изменяется по синусоидальному закону. В соответствии с изменением напряжения на диоде будет меняться и концентрация инжектированных носителей (рис.5.19,а). Максимум концентрации достигается, когда напряжение упадет до среднего значения. Поскольку лавинный ток определяется концентрацией инжектированных носителей, то максимум лавинного тока будет сдвинут на π/2 относительно максимума переменного напряжения (рис.5.19,б).

Далее инжектированные носители (электроны) пролетают через пролетную область диода и наводят ток во внешней цепи. Максимум наведенного тока соответствует минимуму переменного напряжения (рис.5.19,в), а это означает наличие отрицательного сопротивления, то есть диод может генерировать колебания.

Из рис.5.19,в следует, что колебательная система должна быть настроена на частоту, период которой определяется временем . Отсюда следует, что частота колебаний в оптимальном режиме

На практике частота колебаний может отличаться от частоты пролетного режима на ±30 %. Это достигается изменением резонансной частоты колебательной системы.