называется временем установления ty. Обычно время восстановления превышает время установления.

Нагрев диода под действием СВЧ мощности. Как было показано выше, максимальная рабочая мощность диода определяется напряжением пробоя. Однако помимо этого условия, налагаемого на амплитуду СВЧ напряжения, необходимо принять во внимание ограничение, обусловленное разогревом диода под действием СВЧ кодебаний. Поглощенная диодом мощность пропорциональна падающей мощности и коэффициенту поглощения (коэффициент поглощения т] есть отношение поглощенной мощности к падающей мощности), который полностью определяется потерями передачи:

Г) = 2 . (12.7)

где под величиной П понимают либо Яз, либо Яп. Например, приРпад=1б/;г, Яз= 1000(30 56), Яп= 1,1 (0,4 56) получим величину поглощенной мощности в состоянии пропускания Рп = т]г1 Рпад = 0,09 em и в состоянии запирания Рз = Тз Рпад = 0,06 вт.

Тепловое сопротивление. При одной и той же величине поглощенной мощности Рпогл температура р-п перехода будет тем ниже, чем меньше тепловое сопротивление диода Р» что следует из соотношения АТ = ЙРиогл- Так как переключательные СВЧ диоды обычно используются в таких устройствах, в которых обеспечивается хороший тепловой контакт фланцев диода с массивными металлическими деталями (например, с волноводом), основное влияние на величину Рт оказывают внутренние элементы конструкции диода, и в первую очередь сама полупроводниковая структура и области, непосредственно прилегающие к ней. Тепловое сопротивление одного из переключательных диодов, рассчитанного на уровень СВЧ мощности до 2,5 вт составляет около 60 град/вт.

Импульсный режим. Тепловое сопротивление используется для определения температуры в статическом режиме, когда средняя рабочая мощность неизменна во времени. В случае импульсного режима важной характеристикой

Подчеркнем, что данной формулой можно пользоваться только в том случае, когда значения и П„ обусловлены актисными сопротивлениями. Например, она справедлива при наличии резонансов в последовательном и параллельном контурах, рис. 12.1, б и е.

диода является время тепловой релаксации т.р. Оно определяет скорость повышения температуры после начала действия СВЧ импульса. Если длительность импульса меньше Тт, температура к концу действия импульса не достигнет значения, соответствуюшего статическому режиму при той же величине мощности. Чем короче импульс по сравнению с т., тем большую импульсную мощность способен выдержать диод. Для упомянутого выше диода время тепловой релаксации т. составляет примерно 1 мксек.

Приращение средней во времени температуры в импульсном режиме определяется средней поглощенной мощностью ДТ=/?тРпо1л.

Предельная рабочая мощность. Рассматривая вопрос о предельной допустимой СВЧ мощности, следует иметь в виду что при прямом смещении достаточно учитывать только тепловые эффекты, а при обратном смещении - как тепловые эффекты, так и возможность электрического пробоя диода. Отсюда становится ясным, что предельно допустимый уровень СВЧ мощности в режиме прямого смещения может оказаться значительно выше, чем в режиме обратного смещения. Очевидно, что наиболее резкое различие величин предельной мощности получится при воздействии на диод импульсной мощности.

Полоса частот. Частотные характеристики выключателя определяются как параметрами диода, так и конструкцией выключателя. Рассмотрим лишь простейший выключатель, принципиальная схема которого показана на рис. 12.2. При отклонении частоты сигнала от резонансной частоты /о эквивалентное полное сопротивление параллельного контура (рис. 12, 1, е) будет уменьшаться, а последовательного контура (рис. 12.1, б) - увеличиваться. Поэтому потери пропускания при расстройке будут больше, а потери запирания меньше в соответствии с формулой (12.1).

Нетрудно показать, что относительная полоса частот в состоянии запирания 2Д 7о, где Д/о-расстройка, при которой потери запирания уменьшаются вдвое, определяется собственной добротностью контура: 2A /o=l/Q, где Q=Xc/r-Рассматриваемый случай относится к инверсной схеме. В тех случаях, когда г+ не сильно отличается от можно согласно выражению (12.4) принять У К: таким образом, 2Af/fо ~ 1 /V/С. Например, для диода с качеством /С =-400 имеем 2Af/fo-=-b%

в то же время полоса частот выключателя в состоянии пропускания определяется не только параметрами эквивалентной схемы диода, но и волновым сопротивлением линии передачи, причем, как. правило, полоса частот в этом случае значительно шире, чем полоса частот в состоянии запира-

ZZZZZZa

о"

б)

Рис. 12.3. Переключательный диод с р-п переходом:

а -ыеза-структура, примененная в диоде; /-электрод из сплава Sn-Ag-As, 2~р-п перехода. ,8 -германий р-типа: б -общий вид дйода.

ния. Указанное обстоятельство позволяет использовать эффект изменения емкости р-п перехода при изменении напряжения смещения для настройки выключателя на заданную частоту сигнала. Этим способом можно достичь строгого выполнения условий последовательного резонанса, в то же время небольшое отклонение от равенства о/. = ЦсоСк не приведет к серьезному ухудшению П„.

Шумы переключательного диода. В некоторых случаях имеет значение уровень шумов, вносимых диодом в линию

9 Зак. 17S8 241