прямая и инверсная схема. Сконструированный таким образом резонансный диод относится к так называемой инверсной схеме, характеризуемой тем, что прямому смещению соответствует состояние пропускания (высокий импенданс), а обратному смещению - состояние запирания (низкий импеданс).

Возможна другая схема-так называемая прямая схема, когда прямому смешению соответствует состояние запирания, а обратному смещению-состояние пропускания. Для реализации такой схемы используются специальные элементы в выключателе, например индуктивные волноводные диафрагмы и т. п.

Следует отметить, что на достаточно низких частотах, когда можно уже не учитывать реактивные сопротивления, создаваемые индуктивностью вывода, емкостями корпуса и диодной структуры, нет необходимости прибегать к резонансным системам.

Приведенные в настоящем параграфе математические соотношения относятся к инверсной схеме.

Потери пропускания и запирания. На резонансной частоте импеданс диода становится практически чисто активным как при прямом, так и при обратном смещении. Поэтому в соответствии с (12.1) потери пропускания Пп выражаются формулой

= C-S)

где Rs = Хс/г+1/(йСг+, а потери запчрания Яз - формулой

Яз = (1.-4Г " (12.3)

Качество переключательного диода. Потери пропускания и потери запирания связаны соотношением

7fe = =

где параметр К, называемый качеством диода, определяется только свойствами диода и частотой и не зависит от волнового сопротивления линии передачи W

Такое же точно выражение для качества К получается и в случае выключателя, выполненного по прямой схеме.

Оптимальный режим. Перейдем теперь к рассмотрению условий оптимального режима работы переключательного диода с р-п переходом. При обратном смещении наиболее выгодным будет режим, когда напряжение смещения И-равно половине пробивного напряжения f/np. При этом амплитуда СВЧ напряжения на р-п переходе может достигать максимальной величины, примерно равной f/np/2. Из анализа эквивалентной схемы легко найти, что величина определяется СВЧ мощностью в линии передачи Рпад. которую будем в дальнейшем называть рабочей мощностью:

UmXcy- (12.5)

Максимально допустимая рабочая мощность диода Рмакг определяется, следовательно, как параметрами самого диода Lnp и С, так и частотой со и волновым сопротивлением линии передачи W. Так, например, при X = 3,2 см, С = = 0,2 пф, Lnp = 100 в и W = 200 ом максимальная рабочая мощность Рмакс ~ 10 em.

В случае прямого смещения, очевидно, целесообразно выбирать такую величину тока, при которой сопротивление р-п перехода становится малым по сравнению с сопротивлением базы.

Сопротивление р-п перехода Р+ при прямом токе

смещения /+ можно оценить по формуле Р+ж-=- .

Обычнс сопротивление базы имееет величину не более 5 ом. Если принять Р+ = 1 ом, ток смещения должен быть не менее 25 ма.

При высоком уровне СВЧ мощности следует принять во внимание дополнительные требования к величине тока смещения. Мгновенное значение полного тока, протекающего через р-п переход, который равен сумме постоянного тока и тока СВЧ, не должно быть меньше рассчитанной выше величины тока смещения. Амплитуда переменного тока

1 Точнее, вместо /? следовало бы взять модуль импеданса nepi ше

р-п перехода на частоте ш .\Z,\°торый всегда мень-

в параллельном контуре LC (рис. 12.1, s) определяется равенством

1г. = V2WPn.n (12.6)

Поэтому ток смещения следовало бы увеличивать при возрастании мощности. Выполнение условия /+ > 1т необходимо только на сравнительно низких частотах, когда зависимость между мгновенными значениями тока и напряжения на р-п переходе приближенно соответствует статической вольтамперной характеристике. Ток прямого смешения /+ может увеличиваться автоматически за счет выпрямления переменного тока, если в цепи выпрямленного тока не включено значительное сопротивление.

В ди-апазоне СВЧ свойства р-п перехода коренным образом отличаются от его свойств на низких частотах. Если не приняты меры по резкому снижению времени жизни неравновесных носителей заряда, то на СВЧ обычно выполняется условие сот > 1. В силу этого импеданс р-п перехода остается низким даже в том случае, когда амплитуда тока СВЧ /„I значительно превосходит ток прямого смещения /+. Однако отношение /,„ +, как можно показать, не должно превосходить величины ]/сот.

Указанные свойства р-п перехода связаны с накоплением заряда в базе, который образуется вследствие инжекции носителей заряда под действием прямого напряжения на р-п переходе.

Время переключения. Э({)фект накопления заряда является также основным фактором, определяющим время переключения.

Время переключения - это - время перехода диода из одного состояния в другое при мгновенном изменении управляющего напряжения.

При изменении напряжения смещения с прямого на обратное импеданс р-п перехода возрастает не мгновенно, а лишь по мере того, как исчезает избыточная концентрация подвижных носителей заряда в базе. Уменьшение избыточной концентрации носителей заряда происходит как вследствие рекомбинации, так и за счет переноса их через р-п переход. Этот процесс определяет время восстановления t. При переходе от обратного смещения к прямому проходит некоторое время, в течение которого импеданс р-п перехода снижается до своего установившегося значения. Это время