在本章中，我们将讨论微波组件，例如微波晶体管和不同类型的二极管。

微波晶体管

需要开发特殊的晶体管来容忍微波频率。因此，对于微波应用，已经开发了可以在微波频率下提供足够功率的硅npn晶体管。它们在3GHz的频率下通常为5瓦，增益为5dB。下图显示了这种晶体管的截面图。

微波晶体管的构造

在构成集电极的n +衬底上生长n型外延层。在该n区域上，热生长SiO 2层。 p基极和重掺杂n发射极扩散到基极中。用氧化物制成的开口用于欧姆接触。连接是并行进行的。

这样的晶体管具有分类为叉指，覆盖或矩阵的表面几何形状。这些形式如下图所示。

功率晶体管采用所有这三种表面几何形状。

小信号晶体管采用相互交叉的表面几何形状。叉指结构适用于L，S和C频段的小信号应用。

矩阵几何有时称为网格或发射器网格。覆盖和矩阵结构可用作UHF和VHF区域中的功率器件。

微波晶体管的操作

在微波晶体管中，最初，发射极-基极和集电极-基极结被反向偏置。在施加微波信号时，发射极-基极结变为正向偏置。如果考虑使用pnp晶体管，则信号正峰值的施加会正向偏置发射极-基极结，使空穴漂移至薄的负基极。孔进一步加速到集电极和基极端子之间的偏置电压的负端。连接在集电极上的负载接收电流脉冲。

固态设备

固态微波设备的分类可以完成-

• 取决于他们的电气行为

  • 非线性电阻类型。

    示例-压敏电阻(可变电阻)

  • 非线性电抗类型。

    示例-变容二极管(可变电抗器)

  • 负电阻类型。

    示例-隧道二极管，Impatt二极管，耿氏二极管

  • 可控制的阻抗类型。

    示例-PIN二极管

• 根据其构造
  • 点接触二极管
  • 肖特基势垒二极管
  • 金属氧化物半导体器件(MOS)
  • 金属绝缘装置

我们在这里提到的二极管类型有很多用途，例如放大，检测，发电，相移，下变频，上变频，极限调制，开关等。

变容二极管

反向偏置结的电压可变电容可以称为变容二极管。变容二极管是一种半导体器件，其中结电容可以变化作为二极管的反向偏压的函数。下图显示了典型变容二极管的CV特性及其符号。

结电容取决于施加的电压和结设计。我们知道，

$$ C_j \：\ alpha \：V_ {r} ^ {-n} $$

哪里

• $ C_j $ =结电容

• $ V_r $ =反向偏置电压

• $ n $ =决定结点类型的参数

如果结点被反向偏置，则移动载流子会耗尽结点，从而产生一定的电容，其中二极管充当电容器，结点充当电介质。电容随着反向偏压的增加而减小。

二极管的封装包含连接到半导体晶圆的导线和连接到陶瓷外壳的导线。下图显示了微波变容二极管的外观。

它们能够处理大功率和大反向击穿电压。这些具有低噪音。尽管结电容的变化是该二极管的重要因素，但每个实用的二极管都具有寄生电阻，电容和电导，应将其保持在低水平。

变容二极管的应用

变容二极管用于以下应用-

• 上转换
• 参数放大器
• 脉冲产生
• 脉冲整形
• 开关电路
• 微波信号的调制

肖特基势垒二极管

这是一个呈现非线性阻抗的简单二极管。这些二极管主要用于微波检测和混合。

肖特基势垒二极管的构造

半导体芯块安装在金属基底上。弹簧线以尖点连接到该硅片。可以轻松地将其安装到同轴或波导线中。下图清晰显示了该结构。

肖特基势垒二极管的操作

通过半导体与金属之间的接触，形成耗尽区。相对而言，金属区域的耗尽宽度较小。进行接触时，电子会从半导体流向金属。这种耗尽会在半导体中建立正的空间电荷，而电场会阻止进一步的流动，从而导致在界面处形成势垒。

在正向偏置期间，势垒高度减小，电子被注入到金属中；而在反向偏置期间，势垒高度增大，并且电子注入几乎停止。

肖特基势垒二极管的优势

这些是以下优点。

• 低成本
• 简单
• 可靠
• 噪声系数4至5dB

肖特基势垒二极管的应用

这些是以下应用程序。

• 低噪音混音器
• 连续波雷达中的平衡混频器
• 微波探测器

耿氏效应装置

JB Gunn发现，当施加的电压超过某个临界值时，流经n型GaAs样品的电流会出现周期性波动。在这些二极管中，导带中有两个谷，即L和U谷，取决于所施加的电场，在它们之间会发生电子转移。从下L谷到上U谷的种群反转效应被称为转移电子效应，因此将其称为转移电子器件(TED)。

耿氏二极管的应用

耿氏二极管广泛用于以下设备中-

• 雷达发射机
• 空中交通管制中的转发器
• 工业遥测系统
• 功率振荡器
• 逻辑电路
• 宽带线性放大器