Диоды СВЧ предназначены для работы в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн (108…109 Гц).
Такие диоды делятся на:
— смесительные, используемые в супергетеродинных радиолокационных приемниках в качестве нелинейного элемента;
— видеодетекторные, предназначенные для детектирования СВЧ сигнала;
— параметрические, применяемые в параметрических усилителях СВЧ;
— переключающие, служащие для электронного переключения цепей СВЧ;
— умножительные, используемые для умножения частоты путем получения высших гармоник исходной частоты за счет нелинейности диода;
Диоды СВЧ изготовляют из полупроводников с малым удельным сопротивлением (с большой концентрацией примеси в базе), и они имеют точечный p-n-переход очень малых размеров. Этим достигается быстрая рекомбинация носителей заряда в базе и малая емкость перехода.
Пробивное напряжение у СВЧ диодов составляет единицы В. Из-за очень малой площади перехода максимально допустимый Iпр. также мал (15…20 мА).
В связи с этим в настоящее время в качестве переключательных СВЧ диодов большое применение находят диоды с PIN –структурой.
Рассмотрим работу диода с PIN- структурой. В них между p- и n- областями расположена область полупроводника с собственной проводимостью.
Без внешнего напряжения в данной структуре образуются два перехода: PI и IN (рис.7). При одинаковой концентрации примесей в p- и n- областях в момент образования структуры дырки из p-области, а свободные электроны из n-области начнут примерно в равном количестве диффундировать в i-область. При этом последняя не будет приобретать избыточных зарядов, а в p- и n- областях будут выступать собственно не скомпенсированные отрицательные заряды атомов акцепторной примеси и положительные заряды атомов донорной примеси. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока Iдиф. в каждом переходе не уменьшится до значения встречного Iтепл., образованного не основными носителями заряда, и в переходах наступит динамическое равновесие. Т.о. потенциальные барьеры в переходах образуются за счет выступивших зарядов с одной стороны каждого перехода.
Если к p-области приложить положительное внешнее напряжение, а к n-области отрицательное внешнее напряжение, то потенциальные барьеры понизятся и в каждом переходе возрастет Iдиф.. Диффундирующие навстречу друг другу дырки из p- области и свободные электроны из n-области будут рекомбинировать между собой в i-области. Через структуру в целом будет протекать Iдиф.. Следовательно, данное включение диода является прямым.
При обратном включении (отрицательный – к p-области, положительный – к
n-области ) потенциальные барьеры повысятся и Iдиф. станет равно нулю. Через диод будет протекать небольшой тепловой ток.
Как видно, PIN-диоды, как и диоды c p-n-переходом, обладает односторонней проводимостью. Но у PIN-диода малая Сбар., т.к. заряды противоположного знака (обкладки конденсатора) разделены областью i. Таким образом, удалось получить плоскостной диод, способный пропускать достаточно большие токи и в то же время имеющий малую емкость, позволяющую применять его на СВЧ.
В качестве СВЧ VD широко применяются также диоды Шотки.
