微波振蕩器

微波振蕩器

微波振蕩器(microwave generator)目前,常用的產生微波振蕩的有兩大類,即電真空器件與固體器件。電真空器件主要包括微波電真空三極體、反射速調管、磁控管和返波管等;固體器件有晶體三極體、體效應二極體(也稱耿氏二極體)和雪崩二極體等。在實驗室中通常使用小功率反射速調管和體效應二極體。反射速調管震蕩器見實驗“反射速調管的工作特性”。這裡只討論體效應二極體震蕩器。60年代以來,隨著微波固體器件的發展,人們提出用固體微波振蕩器來取代速調管。

產品特點


微波振蕩器
微波振蕩器
它具有壽命長、價格低以及直流電源結構較為簡單的優點,但雜訊和穩定性還不能和低雜訊速調管相比。目前所採用的固體微波源通常為體效應二極體(也稱Gunn二極體)振蕩器或碰撞雪崩渡越時間(Impact Avalanche and Transit Time)二極體振蕩器,這二種微波二極體都是利用半導體二極體的負阻效應來產生微波振蕩的。

工作原理


在1963年美國國際商業機器公司(1BM)J.B.Gunn發現,砷化鎵磷化銦等材料的薄層具有負阻特性,因而無需P-N結就可以產生微波振蕩。它的工作原理與通常由P-N結組成的半導體器件不同,它不是利用載流子在P-N結中運動的特性,而是利用載流子在半導體的體內運動的特性,是靠砷化鎵等材料“體”內的一種物理效應工作的,所以這類器件被稱為體效應二極體或耿氏二極體(以發明者Gunn命名)。
在實驗中觀察到,若在一塊N型砷化鎵單晶的兩端加上直流電壓,如圖3-9所示。當電壓逐漸增加時,電流也跟著增大.如圖3-10中OA線段所示,這是正阻區。但是,當電壓升到某一臨界值時,電流達到它的最大值。隨著電壓的進一步增大,電流反而減小,這就是我們常講的負阻現象,如圖3-10中的AB線段所示。當電壓增大到以後,如果繼續增大電壓,電流又開始上升,進入另一正阻區。圖中剛開始出現負阻時的電壓和電流分別稱之為閾值電壓和閾值電流。從體效應管的電壓-電流特性曲線顯然看出:如果適當選擇管的直流工作點,就可能利用它的負阻特性來產生高頻振蕩。
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