в виде параллельного соединения отрицательной провояи-мости - gr и горячей емкости Сг, а эквивалентная схема крепления полупроводникового образца в корпусе составлена из Гк - сопротивления, учитывающего потери в пассивной области кристалла и в элементах крепления, - индуктивности проводника, подключающего кристалл к корпусу, и Ск - емкости корпуса.

В бескорпусных диодах роль Lk и Ск играют неоднородности узла крепления диода в схему.

Значения параметров эквивалентной схемы gr и Сг зависят от структуры полупроводникового кристалла, напряжения питания Uq, температуры, рабочей частоты / и т. д. Следует отметить, что даже для диодов одного типа от экземпляра к экземпляру наблюдается существенный разброс в значениях этих величин. Для оценки gr и Сг можно использовать соотношения

1-г1=(0,1-г-о,3)/;?о;(10.21)

Сг = (1,5 2) Со в режиме ОНОЗ; Сг = (2 -f- 5) Со в остальных режимах, где Ro - сопротивление диода в слабом поле, определяющее угол наклона начального

участка ВАХ (см. рис. 10.16); Со - емкость образца в холодном состоянии, рассчитываемая как емкость плоского конденсатора (для диодов из арсенида галлия, например, (е 12,5) Со 10 * S/L пФ, если 5 выражено в мкм^ а L - в мкм).

Ориентировочные значения величин для элементов эквивалентной схемы крепления: 0,3 -г- 0,6 нГ; = = 0,2 -г- 0,5 пФ; Лк = 1 2 Ом.

Рис. 10.22. Максимальные значения выходной мощности и к. п. д. ГДГ (5), ГЛПД в /МРЛГГ-режиме (непрерывный) (2) и ГЛПД в TRAPATT-режиме (импульсный) (1)

Если внешнюю резонансную систему представить в виде одиночного колебательного контура, то эквивалентная схема ГДГ будет состоять из двух связанных контуров - контура диода и контура внешней цепи, причем элементом связи явится емкость (рис. 10.23, б). Для реализации стационарного автогенераторного режима в схеме должны быть выполнены условия баланса амплитуд и фаз

Ян-г = 0; (10.22)

Ь, + Ьг = 0, (10.23)

где gn, 6 - соответственно вещественная и мнимая составляющие проводимости схемы, пересчитанные к внешним клеммам активного элемента 1-а Ьг = /соСр. Выполнение условия баланса фаз (10.23) обеспечивается при определенной расстройке контуров относительно частоты генерации /: х^щ = 1, где х, = [( Д) - П^Г^ - нормированная относительная расстройка /-го контура; /, - резонансная частота этого контура; = (2л/,Ск PaiT - коэффициент связи 1-го контура; р^, - его характеристическое сопротивление; / = 1, 2 соответственнодля контура диода и внешнего контура.

0

а) 6)

Рис. 10.23. Эквивалентная схема диода Ганна (а) и генератора на его основе (б)

При достаточно сильной связи (в реальных конструкциях) активная проводимость всей схемы на клеммах /-/

g. = rA-rlr.) {2nfCrf. К. п. д. резонансной системы (контура)

Лк = (1 -о„/л„)/(Ц-ЛкХ./) = [(1 -Qb /Qo)(!+kX?/0]-

Первый множитель правой части этого равенства учитывает к. п. д. эквивалентного контура внешней цепи с сопротивлением собственных потерь Го , собственной добротностью Qo и внешней добротностью Qbh, а второй - потери мощности в контуре диода.

при расчете ГДГ с использованием эквивалентных схем надо знать параметры диода. Поскольку на практике разработчики пользуются усредненными значениями этих параметров, конструкции, созданные по результатам расчета, как правило, нуждаются в экспериментальной доработке.

Bxofl

Согшу- п цепь . 0 Т

BxOi

Активный модуль

4> 4

двойной тройник

Активный модуль

Рис. 10.24. Структурная схема усилителя с циркулятором на диоде Ганна

Рис. 10.25. Структурная схема усилителя с двойным тройником на диоде Ганна

Структурные схемы усилителя на ДГ показаны на рис. 10.24 и 10.25. Диод нагружен на комплексную проводимость Fj, (со) или в отсутствие согласующей цепи на входную проводимость Уц (ю) циркулятора (тройника). Без учета потерь в схеме коэффициент усиления

= I {Уп ( ) - Y ((o))/(Z. (О)) + У (со)) Р,

где У {(in) - входная проводимость диода, включенного в линию.

Задача согласующей цепи - обеспечить получение устойчивого усиления в требуемой полосе частот. Синтез оптимальной согласующей цепи может быть осуществлен методами теории цепей.

3. Примеры конструкции генераторов на диодах Ганна. Конструкция ГДГ обычно включает в себя резонансную систему, элементы связи с нагрузкой и элементы для подачи питания на диод. Резонансная система ГДГ может быть выполнена на основе коаксиальных, полосковых (мик-рополосковых) или волноводных резонаторов (рис. 10.26)

Коаксиальный ГДГ (рис. 10.26, а) перестраивается механически с помощью короткозамыкающего поршня 4. Диод Ганна 1 включен последовательно во внутренний проводник линии. Вывод энергии осуществляется посред