Исследование отражательного клистрона. Исследование лампы обратной волны. Исследование многорезонаторного магнетрона. Исследование генератора на диоде Ганна, страница 4

1. Измерить зависимость тока диода I₀, выходной мощности Р и частоты генерации f от напряжения питания U₀.

2. Измерить зависимость I₀ , Р и f от положения поршня резонатора при напряжениях питания U₀=6 и 8,5В.

Описание лабораторной установки

Используются СВЧ генераторы на диоде Ганна волноводного типа с механической перестройкой частоты. Структурная схема лабораторной установки изображена на рис.4. Генератор состоит из резонатора, в который включен диод Ганна, и короткозамыкающего поршня используемого для перестройки частоты. Резонатор и поршень имеют сечение 23х10мм².

Рис. 4. Структурная схема установки для определения характеристик генератора на диоде Ганна:

 1-источник питания; 2-резонатор с диодом Ганна; 3-вентиль; 4-волномер; 5-аттенюатор; 6-измеритель мощности.

Конструкция      диода        Ганна    показана    на     рис.5.    Подложка из

Рис. 5. Конструкция диода Ганна

высоколегированного арсенида галлия 1 припаяна к медному основанию 2, служащему положительным выводом диода. На подложке находится эпитаксиальная пленка 3, выполненная из арсенида галлия с концентрацией примеси N_d =10¹⁶ см^-3 и толщиной ~ 1мкм. Пленка является активной областью диода, сверху она металлизирована, с помощью термокомпрессии к ней приварена контактная пружина 4, соединенная с отрицательным электродом 5.

Конструкция резонатора представлена на рис.6. Диод 1 с одной стороны крепится в цанговый зажим 2. Другой вывод диода с помощью цангового зажима 3 и штыря соединяется с внутренним проводником коаксиального разъема 4, к нему подключен источник питания (отрицательный полюс). Положительным полюсом источник питания соединен с корпусом генератора. Четвертьволновый участок коаксиальной линии играет роль фильтра, препятствующего подаче СВЧ мощности в цепи питания.

Основные электрические параметры диода:

а) тип диода                                                                                 АА703;

б) диапазон частот генерируемых колебаний, ГГц                 8,24-12,5;

в) номинальное напряжение питания, В                                  8,5;

г) рабочий ток при номинальном напряжении

питания, мА                                                                             270;

д) непрерывная СВЧ мощность на одной из частот

диапазон при номинальном напряжении питания,

мВт                                                                                           10;

е) омическое сопротивление (при напряжении

питания 8,5В), Ом                                                                   3 - 20;

ж) гарантийная наработка часов                                               1000.

Указания по эксплуатации:

1. Конструкция выводов цепи питания диода должна обеспечивать надежный теплоотвод от анода.

Рис. 6. Конструкция резонатора генератора на диоде Ганна

2. Подъем напряжения нужно производить плавно, не допуская резких скачков.

Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкцию и принцип действия генератора на диоде Ганна.

2. Ознакомиться с лабораторной установкой.

3. Установить регулятор напряжения на источнике питания в крайнее левое положение. Включить источник питания и измеритель мощности.

4. Плавно    увеличивая      напряжение,  установить напряжение питания диода U₀=8,5В.

5. Перемещая     короткозамыкающий     поршень  резонатора,   добиться максимальной СВЧ мощности генератора.

6. Уменьшить напряжение U₀ до 0 В. Плавно увеличивая U₀ от 0 до 10 В, измерить зависимости выходной мощности Р, частоты генерации f и тока I₀ от U₀ . Рассчитать зависимость КПД от напряжения U₀.

7. Проделать аналогичные измерения при уменьшении напряжения U₀ от 10 до 0 В.

8. Установить      напряжения     питания    диода     U₀=6В  и  определить зависимость Р и f от положения поршня резонатора.

9. Установить    величину  U₀=8,5В   и   определить  зависимость Р и f от положения поршня резонатора.

10. Сделать вывод по выполненной работе и написать отчет.

Отчет

1.  Титульный лист.

2.  Цель работы.

3.  Структурная схема лабораторной установки.

4.  Таблица экспериментальных и расчетных данных.

5.  Графики зависимостей.

6.  Вывод.

Контрольные вопросы

1.  Объясните эффект Ганна, используя двухдолинную модель полупроводника.

2.  Как распределены в образце электрона и какова напряженность электрического поля при наличии домена?

3.  Какие Вы знаете доменные режимы генераторов на диодах Ганна? В чем их различие? Каким образом можно перейти от одного доменного режима к другому?

4.  Чем отличается от доменных режимов генерации режим ограниченного накопления объемного заряда? В чем его преимущество?

5.  Чем отличается от доменных режимов генерации режим ограниченного накопления объемного заряда? В чем его преимущество?

6.  Как устроен диод Ганна и генератор на его основе?

7.  Чем обусловлена перестройка частоты генератора на диоде Ганна? Какова ее величина? Для каких целей это явление может быть использовано?

8.  Используя вольт-амперную характеристику диода Ганна, постройте зависимость тока диода от времени в одном из режимов генерации.

9.  Чем обусловлен нижний и верхний пределы частотного диапазона генератора на диоде Ганна? Сделайте оценку их величин.

10. Каковы области применения диодов Ганна? В чем заключается достоинства и недостатки радиоэлектронной аппаратуры, использующей диоды Ганна?