ством петли связи 3. Для блокировки по постоянному току в конструкции предусмотрена диэлектрическая прокладка 2.

На рис. 10.26, б изображена топология микрополоско-вого генератора на диоде Ганна 1, перестраиваемого ва-рактором 2. Резонансная система образована отрезком МПЛ с подстроечным шлейфом 5. Отрезок связанных МПЛ 4 служит элементом связи между резонансной системой генератора и контуром варактора. В конструкции предусмотрены блокировочные и разделительная емкости 6, в качестве которых используют миниатюрные керамические конденсаторы. На контактные площадки 3 подают напряжение питания ГДГ и управляющее напряжение варактора.

Выход

Рис. 10.26. Конструкции генераторов на диоде Ганна:

а - коаксиальный, перестраиваемый поршнем; б - мнкрополосковый. перестраиваемый варактором; в - волноводный. перестраиваемый ферритом

Волноводный ГДГ, перестраиваемый гиромагнитным резонатором (ГР), схематически показан на рис. 10.26, в. Бескорпусный диод Ганна / припаян к медному радиатору 4, поверхность которого совпадает с плоскостью узкой стенки волновода. Радиатор изолирован по постоянному току от волновода диэлектрической прокладкой 5. Диод Ганна со-

единен с витком связи 2, плоскость которого параллельна узкой стенке волновода. Второй конец витка 2 закорочен на широкую стенку волновода. В центре витка расположена сфера 3 из железо-иттриевого граната (ЖИГ), укрепленная на торце винта 7, с помощью которого подбирают ее оптимальное положение. Управляющее магнитное поле перпендикулярно широкой стенке волновода. Диод Ганна и виток вместе со сферой образуют замкнутый через блокировочную емкость 5 последовательный контур. При подаче на диод напряжения питания в этом контуре возникают колебания, частота которых практически совпадает с частотой ферромагнитного резонанса (ФМР) сферы. Прецесси-рующий магнитный момент сферы ЖИГ возбуждает в волноводе волны, интенсивность которых (а следовательно, и мощность на выходе генератора) зависит от положения поршня 6. Перемещением поршня добиваются равномерной мощности по диапазону перестройки. Так как виток параллелен узкой стенке волновода, взаимодействия тока витка с полем волны основного типа волновода нет, благодаря чему возбуждение волновода осуществляется только прецессирующим магнитным моментом гиромагнитного (ферритового) резонатора, и частота генерации независит от положения поршня 6.

§ 10.3. ГЕНЕРАТОРЫ НА ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДАХ

Принцип действия ЛПД основан на взаимодействии лавины носителей, образовавшейся в результате лавинного пробоя р- -перехода при достаточно большом обратном напряжении, с высокочастотным полем (см. § 2.3, п. 5). Отрицательное активное сопротивление в этом случае появляется, так как переменный ток через диод оказывается сдвинутым по фазе по отношению к переменному напряжению на диоде на угол, близкий к 180°.

Генераторы на ЛПД (ГЛПД) могут работать в различных режимах. Рассмотрим сначала так называемый IMPATT-режим *). Предположим, что концентрации носителей в различных областях диода значительно (на несколь-

* Слово IMPATT - сокращение, в котором отражены названия важнейших механизмов, предложенных для объяснения принципа действия ЛПД: IMPact Ionization Avalance - ударная лавинная иониза ЦИЯ и Transit Time - пролетное время,

ко порядков) отличаются друг от друга, т. е. диод имеет например, р - - +-структуру (рис. 10.27). При подаче на такой диод небольшого обратного напряжения Vq ток через диод практически отсутствует. Напряжение почти целиком приложено к обедненному носителями слою шириной s. Так как концентрация носителей в -области значительно меньше, чем в и -областях, можно считать, что весь запорный слой лежит в области п. Напряженность поля в диоде определяется распределением зарядов по теореме Гаусса: дЕ/дх = р {х)/г. Полагая р (-t) = е Л/д = const, находим

£= при х<0, x>s; j24)

Е^л - рх1г при 0<jc<s,

где Еп = Е (s) + pL/e; е - диэлектрическая проницаемость материала диода. При повышении Uq напряженность электрического поля Е/л в запорном слое растет и при Uq = = i/np становится больше Е„р = (1 -ь 6)-10 В/М, соответствующего ударной ионизации в небольшой части б

= (0,1 -V- 0,2)s запорного слоя, которая называется слоем умножения. Отдельные электроны и дырки получают от внешнего поля энергию, достаточную для того, чтобы вы-

с

J2f-nfVV\ i l/

Рис. 10.27. Распределение электрического поля вдоль образца с р^-п-п*- структурой (Na, N, /Vfl - концентрации носителей в слоях полупроводника)

Рис. 10.28. Схема соединения диода с р - - -структурой с резонансной системой

рваться из системы валентных связей. Это приводит к появлению новых пар свободных носителей, и процесс ионизации развивается лавинообразно: наступает лавинный пробой запорного слоя. Генерируемые в слое умножения дырки уходят в р^-область, а генерируемые электроны инжекти-