Микроволновый диапазон электромагнитных колебаний и его особенности. Обзор исторического пути развития микроволновых приборов. Современные технологии, использующие микроволновые приборы (стр. 7 )

Топология HEMT.

Параметры HEMT.

Теоретич.	Эксперим.	Теоретич.	Эксперим.
Транзистор с проницаемой базой (PBT)	12,2	-	163	-	230

Транзисторы с баллистическим транспортом.

Беcстолкновительный баллистический транспорт с резким увеличением быстродействия за счет т. н. «всплеска» дрейфовой скорости электронов. Баллистические транзисторы — собирательное название электронных устройств, где носители тока движутся без диссипации энергии и длина свободного пробега носителей много больше размера канала транзистора. В баллистическом транзисторе скорость электронов определяется фермиевской скоростью, а не дрейфовой скоростью связанной с подвижностью носителей тока. Для реализации такого типа транзистора необходимо исключить рассеяние на дефектах кристалла в токовом канале (включая рассеяние на фононах). Вместо, требующего большумю мощность управления, полного запирания затвором потока множества медленных электронов, как это делается в обычных полевых транзисторах, в баллистических транзисторах применяется изменение направления ускоряющихся быстрых одиночных электронов электромагнитными силами, требующее значительно меньшую мощность управления. Под действием электрического поля медленные электроны из материала токоподводящего электрода переходят в тонкий сверхпроводящий слой полупроводника транзистора. Медленные электроны, вошедшие в полупроводник, ускоряются электрическим полем схемы на всём пути в полупроводнике. Летящие в тонкой плёнке полупроводника с большой скоростью быстрые электроны не сталкиваются с атомами полупроводника и образуют двумерный электронный газ (не молекулярный). Затем ускоряющиеся электроны отклоняются электрическим или магнитным полем управляющих электродов и направляются по одному из путей. При двух путях, один из путей соответствует логическому "0", а другой - логической "1". Затем быстрые электроны сталкиваются или со стенкой одного из путей или с клиновидным отражателем (дефлектором) отражающими электроны границей полупроводника и донаправляются ими в нужное русло. Название "баллистический" было выбрано для отражения свойства отдельных электронов проходить тонкоплёночный сверхпроводящий слой полупроводника баллистического транзистора без столкновений с атомами полупроводника, действуя в полупроводнике, как двухмерный электронный газ.

29.        Полевой транзистор микроволнового диапазона. Особенности конструкции, ВАХ, динамические параметры. Эквивалентная схема. Предельная частота, связь ее с физико-топологическими параметрами структуры. Параметры рассеяния.

30.        Способы повышения предельной частоты и мощности транзистора. Сравнение материалов для изготовления транзисторов: кремний, арсенид галлия, карбид кремния, нитрид галлия, фосфид индия и др.

31.        Схемотехнические аспекты применения транзисторов в микроволновом диапазоне. Малошумящий усилитель.

Схема малошумящего усилителя СВЧ.

Характеристики: f0=11 ГГц, Дf=1 ГГц, Pвых=1 Вт, Кр=6-10 дБ.

32.        Природа шумов в ПТШ. Шумовая схема полевого транзистора. Анализ экспериментальных шумовых характеристик и их интерпретация.

В полевом транзисторе различают:

1). Тепловой шум (канала)

2). Дробовый шум (барьер, подложка)

3). Фликкер - (медлен. состояние в барьере, подложке).

Если говорить об амплитудных шумах ПТ, то наиболее велик тепловой шум канала.

При расчете шумов ПТ невозможно использовать простую формулу Найквиста, т. к. процесс протекания тока через канал ПТ является принципиально неравновесным и температура носителей изменяется от точке к точке.

Вклад отдельных областей токового канала в результирующий шум будут существенно различаться. Так, истоковые области транзистора играют определяющую роль в шуме (в интегральной мощности шумов), а стоковые части практически слабо влияют на результативную мощность шумов.

Транзистор можно рассмотреть как распределенный усилитель. Как в схеме каскадного усиления определяющимся по шуму являются входные каскады, так и в ПТ определяющими являются истоковые области.

Рассмотрим транзистор как элемент состоящий из ото.  транзисторов (кусочков). Затем просуммируем результаты. Рассчитаем шумовые характеристики заштрихованных участков токового канала.

, , - это функции координат.

Приращение тока на:

- сопротивление участка.

- шумовая ЭДС.

Считаем, что отдельные шумовые флуктуации не коррелированы между собой, т. е.

Это метод импедансного поля.

- импедансное поле.

Т. о. можно посчитать шумовые флуктуации парциального транзистора.

Перейдем к эквивалентной схеме:

В результате сложения источников мы получаем эквивалентные шумовые источники на входе и выходе транзистора, т. е. в затворной и столовой цепи.

Наиболее используемая эквивалентная схема:

В общем случае присутствует корреляция между источниками на входе и выходе. Это вызвано тем что причина возникновения источников одна и тоже.

Если говорить о минимальном значении коэффициента шума собственно транзистора.

(он определяется этими двумя источниками).

, где

- переходная проводимость.

…надо (крутизну надо ).

У нас есть параз. элементы и,.

Для этого поставлены шумовые ЭДС и,.

С учетом этого

, где

- собств. транзистора

-

- эти можно пренебречь, т. к. это стоит на выходе.

.

Чем, тем.