Эквивалентная схема генератора на диоде Ганна

Диод Ганна. Математическая модель диода Ганна

Дио́д Га́нна (изобретён Джоном Ганном в 1963 году) — тип полупроводниковых диодов, в полупроводниковой структуре не имеет p-n-переходов и используется для генерации и преобразования колебаний в диапазоне СВЧ на частотах от 0,1 до 100 ГГц.

В отличие от других типов диодов, принцип действия диода Ганна основан не на процессах в p-n-переходе, то есть все его свойства определяются не эффектами, которые возникают в местах соединения двух различных полупроводников, а собственными нелинейными свойствами применяемого полупроводникового материала.

На основе эффекта Ганна созданы генераторные и усилительные диоды, применяемые в качестве генераторов накачки в параметрических усилителях, гетеродинов в супергетеродинных приемниках, генераторов в маломощных передатчиках и в измерительной технике.

Математические модели диодов

При анализе электронных схем на ЭВМ все электрон­ные приборы, в том числе и диоды, заменяются их мате­матическими моделями.

Математическая модель диода — это совокупность эк­вивалентной схемы диода и математических выражений, описывающих элементы эквивалентной схемы. Кратко рассмотрим математическую модель диода, используемую в пакете программ для анализа схем MicroCap-2. Это одна из наиболее простых моделей. Изобразим эквивалентную схему диода (рис. 1.35). Постоянное сопротивление R включено в схему с целью учета тока утечки. Емкость С моделирует барьерную и диффузионную емкости диода.

Управляемый источник тока i_y моделирует статическую вольт-амперную характеристику: Математическое описа­ние тока i_y и емкости С достаточно громоздкое, но осно­вано на учете уже рассмотренных выше физических явле­ний в диоде.

Модель является универсальной и хорошо моделирует диод как в статическом (на постоянном токе), так и в ди­намическом (в переходных процессах) режиме, учитыва­ет влияние температуры на свойства диода.

В простейших случаях, например при ориентировоч­ных ручных расчетах, иногда используют несложные ма­тематические модели диодов. При этом часто пользуются кусочно-линейной аппроксимацией вольт-амперной ха­рактеристики диода.

Изобразим вольт-амперную характеристику диода (рис. 1.36), выполним линейную аппроксимацию прямой

и обратной ветвей и изобразим соответствующие эквива­лентные схемы диодов для прямого (рис 137) и обратно­го включений (рис. 1.38).

Эквивалентная схема генератора на диоде Ганна

Генератор на диоде Ганна (ГДГ) образуется диодом Ганна, включённым в резонатор с эквивалентным сопротивлением Z_н , и источником питания U₀ (рисунок 7.8)

Рис. 7.8:Эквивалентная схема автогенератора на ДГ