Читать онлайн «Твердотельная электроника СВЧ. Часть VI. Варакторный диод. Методические указания к выполнению лабораторного практикума»

Министерство образования Российской Федерации Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет Нойкин Ю. М. , Нойкина Т. К. , Стрижаков В. Д. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторного практикума «Твердотельная электроника СВЧ» (специальность 071500 радиофизика и электроника) Часть VI ВАРАКТОРНЫЙ ДИОД Ростов-на-Дону 2003  2 Печатается по решению учебно-методической комиссии физического факультета и рекомендовано в качестве методических указаний для выполнения лабораторного практикума «Твердотельная электроника СВЧ» для студентов 4-го курса дневного и 5-го курса вечернего отделений. Основание: Протокол №16 от 18 марта 2003 г. Рецензенты: доцент Орлов В. П. (кафедра радиофизики), доцент Чеботарёв Г. Д. (кафедра квантовой радиофизики). Ответственный редактор — профессор кафедры ПЭКМ Заргано Г. Ф. Авторы: Нойкин Ювеналий Михайлович, доцент Нойкина Тамара Константиновна, доцент Стрижаков Владимир Данилович, к. т. н. Компьютерный набор и вёрстка: Кузнецов Ю. В. Издание 3-е, исправленное и дополненное.  3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ВАРАКТОРНЫЙ ДИОД Цель работы — изучить физический принцип действия, устройство и параметры варакторных диодов различных типов. ЗАДАНИЕ Переписать в рабочую тетрадь: 1) название и цель лабораторной работы; 2) основные положения, формулы, рисунки, необходимые для ответов на контрольные вопросы; 3) измерить характеристики варакторного диода. 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Варактор — это полупроводниковый диод с управляемой ёмкостью. Он используется как элемент цепи с переменным реактивным сопротивлением. Изменение реактивного сопротивления обусловлено тем, что ёмкость p-n-перехода зависит от приложенного напряжения. Варактор является нелинейным элементом, который находит ряд важных применений. Одно из них — изменение реактивного сопротивления диода под воздействием внешнего напряжения смещения. В этом случае диод используется в качестве переменной ёмкости для электрической перестройки частоты генераторов, усилителей и других резонансных устройств и называется варикапом. Второе — нелинейная ёмкость варакторного диода используется для генерации гармоник управляющего сигнала в умножителях частоты, а диод называется умножительным. В третьем случае на p-n-переход могут быть поданы два СВЧ сигнала разных частот, что приведёт к параметрическому усилению колебаний. Соответственно такой диод называется параметрическим. Термин «варактор» является более общим, чем термин «варикап». Термин «варикап» пришёл из низкочастотной электроники, как переменная ёмкость для настройки частоты. В 1957 г. был изготовлен высокодобротный варактор на p-n-переходе, что позволило реализовать малошумящий параметрический усилитель.  4 Изобретение такого малошумящего СВЧ усилителя стало первым опытом работы твердотельного усилителя сразу на СВЧ при комнатной температуре и с лучшим в сантиметровом диапазоне длин волн коэффициентом шума (2–4 дБ), чем у электронно-лучевых приборов (т.