微波電子線路大作業(yè)

微波電子線路班級：021113學號:02111206姓名：趙書寬肖特基勢壘二極管肖特基勢壘二極管是利用金屬與半導體接觸形成肖特基勢壘而構(gòu)成的一種微波二極管，它對外主要體現(xiàn)出非線性電阻特性，是構(gòu)成微波阻性混頻器、檢波器、低噪聲參量放大器、限幅器和微波開關(guān)等的核心元件。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導體外延層點接半導體外延層面結(jié)合氧化層金屬鉬金金絲兩種肖特基勢壘二極管結(jié)構(gòu)金屬觸絲歐姆接觸金屬點接觸二極管和肖特基表面勢壘二極管（簡稱肖特基勢壘二極管）后者性能優(yōu)于前者，原因是：根據(jù)貝塞爾函數(shù)的大宗量近似式，當αUL較大時，有IdcQUOTE錯誤!未找到引用源。ILQUOTE錯誤!未找到引用源。二極管對交流信號所呈現(xiàn)的電導為GL=QUOTE錯誤!未找到引用源。交流偏壓一定時，GL隨Idc的增大而增大，借助于Udc來調(diào)節(jié)Idc可以改變GL的值，使交流信號得到匹配。變?nèi)荻O管PN結(jié)的結(jié)電容（主要是勢壘電容）隨著外加電壓的改變而改變，利用這一特性可以構(gòu)成變?nèi)荻O管（簡稱為變?nèi)莨埽Ｗ內(nèi)莨茏鳛榉蔷€性可變電抗器件，可以構(gòu)成參量放大器、參量變頻器、參量倍頻器（諧波發(fā)生器）、可變衰減或調(diào)制器等。兩種PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)N+襯底兩種PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)N+襯底N層氧化層金屬歐姆接觸金屬P層N+襯底N層氧化層金屬歐姆接觸金屬P層平面型結(jié)構(gòu)臺式型結(jié)構(gòu)結(jié)電容可以表示為以下普遍形式：式中：m稱為結(jié)電容非線性系數(shù)，取決于半導體中參雜濃度的分布狀態(tài)。給變?nèi)莨芗由现绷髫撈珘汉徒涣餍盘枺ū闷蛛妷海?，即由上式得時變電容為式中：，時變電容隨泵浦電壓周期變化波形00（簡稱相對泵幅），表明泵浦激勵的強度。時變電容隨泵浦電壓周期變化波形00是周期為泵頻的周期函數(shù)，可以用傅立葉級數(shù)展開為：C1稱為基波電容，它是基波幅度的一半;Υcn稱為n次諧波電容調(diào)制系數(shù)、參量激勵系數(shù)或泵浦系數(shù)，是表示變?nèi)莨茉诮涣骷钕路蔷€性特性的一個重要參量。曲線01.61.01.0突變結(jié)線性結(jié)曲線0曲線01.61.01.0突變結(jié)線性結(jié)曲線00.501.0突變結(jié)線性結(jié)分析變?nèi)莨芴匦詴r，有時也使用“倒電容”Sj(t)來表征特性：靜態(tài)工作點倒電容：階越恢復二極管階躍管管芯結(jié)構(gòu)與摻雜濃度分布N+階躍管管芯結(jié)構(gòu)與摻雜濃度分布N+層N層（I層）金屬歐姆接觸金屬P+層氧化層P+NN+101910151019結(jié)構(gòu)階躍管電壓電容特性階躍管電壓電容特性01）階躍管特性：在反偏時結(jié)電容近似不變，為一個不變的小電容（處于高阻狀態(tài)，近似開路）。正偏時，形成了較大的擴散電容（處于低阻狀態(tài)，近似短路）。階躍管相當于一個電容開關(guān)。2）工作原理（1）大信號交流電壓正半周加在階躍管上時，處于正D向?qū)顟B(tài)，階躍管相當于一個低阻，階躍管的端壓u位于PN結(jié)接觸電勢差，管子中有電流i留過；階躍管相當于一個大擴散電容，交流信號將對其進行充電，由于空穴在N層的復合率比較低，因而有大量的空穴電荷在N區(qū)堆積起來。（2）信號電壓進入負半周，使階躍管內(nèi)部產(chǎn)生的勢壘電場把N區(qū)內(nèi)儲存的空穴抽回層，產(chǎn)生很大的反向電流。這時階躍管仍然有很大的電容量，故階躍管上的電壓降不能突變，管子中仍然有較大的電流，呈現(xiàn)出導通和低阻狀態(tài)，因此階躍管端壓仍然正向而且位于，直到正向時存儲的電荷基本清除完。一旦電荷耗盡，反向電流將迅速下降到反向飽和電流，形成電流階躍。調(diào)整直流偏壓，可以使電流階躍發(fā)生在反向電流最大值處，而且是交流電壓負半周即將結(jié)束的時刻。在電流發(fā)生階躍的同時，階躍管兩端將可能發(fā)生很大的脈沖電壓。（3）大信號交流激勵電壓的下一個周期來臨。上述過程重復發(fā)生，形成與交流激勵電壓周期相同的一個脈沖串序列波形。與混頻、檢波或高速開關(guān)二極管的對比對混頻、檢波或高速開關(guān)二極管來說，其整流特性要求注入少子的壽命要遠小于信號周期。當加在二極管上的正向電壓逐漸減小時，少子濃度將逐漸減小，注入的少子也將很快復合掉，所以當電壓從正向轉(zhuǎn)為反向時，幾乎已沒有多少剩余的尚未來得及復合的存儲少子，因此只形成很小的反向飽和電流，其開關(guān)特性轉(zhuǎn)換幾乎發(fā)生在偏壓由正向轉(zhuǎn)向反向的同時。由于采取了措施增大了階躍管的少子壽命，這時少子的復合速度跟不上交流電壓的變化，當電壓從正向轉(zhuǎn)為反向時，正向注入的儲存電荷遠未復合完，由勢壘區(qū)的電場把剩余的儲存少子“吸出”，由此形成較大的反向電流，直到儲存電荷基本