Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Для преобразования и детектирования электрических сигналов в области СВЧ применяют смесительные полупроводниковые диоды и видеодетекторы, в большинстве которых р-n- переход расположен под точечным контактом. Это позволяет достигнуть малого значения емкости, а специфическое конструктивное оформление задает малые значения паразитных индуктивности и емкости, а также возможность монтажа диода в волноводных системах.

При подаче на р-n- переход обратного смещения, которое не превышает максимально допустимого обратного напряжения, он ведет себя как высокодобротный конденсатор, у которого емкость зависит от величины действующего на нее напряжения. Это свойство применяют в варикапах, используемых преимущественно для электронной перестройки резонансной частоты колебательных контуров, в умножительных диодах и варакторах, служащих для умножения частоты колебаний в диапазоне СВЧ, в параметрических полупроводниковых диодах, используемых для усиления СВЧ-колебаний. В этих полупроводниковых диодах стремятся уменьшить величину сопротивления, являющегося основным источником активных потерь энергии, и усилить зависимость емкости от максимально-допустимого обратного напряжения.

У р-n- перехода на базе вырожденного полупроводника область, которая обеднена носителями заряда, является очень тонкой (~ 10—2 мкм), и для нее становится значительным туннельный механизм перехода дырок и электронов через потенциальный барьер. На этом свойстве базируется работа туннельного диода, используемого в сверхбыстродействующих импульсных устройствах, в генераторах и усилителях колебаний СВЧ, а также обращенного диода, используемого в качестве детектора слабых сигналов и смесителя СВЧ-колебаний.

К полупроводниковым диодам относят также ПП приборы с двумя выводами, содержащие неуправляемую четырехслойную р-n-р-n- структуру и называют динисторами, а также Ганна диоды. В полупроводниковых диодах применяют и другие разновидности ПП структур: контакт металл – полупроводник и р-i-n -структуру, свойства которых во многом схожи с характеристиками р - n -перехода.

Свойство р-i-n- структуры менять свои электрические характеристики под воздействием излучения применяют в детекторах ядерных излучений и фотодиодах, устроенных таким образом, что ядерные частицы или фотоны могут поглощаться в активной области кристалла, которая непосредственно примыкает к р-n- переходу, и менять величину обратного тока последнего. Эффект излучательной рекомбинации дырок и электронов применяется в светоизлучающих диодах. К полупроводниковым диодам можно отнести также и полупроводниковые лазеры.

Большинство полупроводниковых диодов изготавливают, применяя планарноэпитаксиальную технологию, которая позволяет сразу получать до нескольких тысяч полупроводниковых диодов. В качестве полупроводниковых материалов для них используют главным образом кремний, а также германий и т. д., в качестве контактных материалов – золото, алюминий, медь. Для защиты кристалла полупроводникового диода его, как правило, помещают в металлокерамический, металлостеклянный, пластмассовый или стеклянный корпус.

В СССР для обозначения полупроводниковых диодов используют шестизначный шифр, первая буква которого характеризует применяемый полупроводник, вторая определяет класс диода, цифры означают порядковый номер типа, а последняя буква – его группу.

От своих электровакуумных аналогов полупроводниковые диоды отличаются значительно большими долговечностью и надежностью, лучшими техническими характеристиками, меньшими габаритами, меньшей стоимостью и поэтому вытесняют их в большинстве областей использования. С развитием ПП электроники совершился переход к производству наряду с дискретными полупроводниковыми диодами диодных структур в функциональных устройствах и ПП монолитных интегральных схемах, где полупроводниковый диод неотделим от всей конструкции устройства.

Полупроводниковый лазер – лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества, полупроводниковый квантовый генератор. В полупроводниковых лазерах в отличие от лазеров других типов применяются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии ионов, молекул и атомов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла. В полупроводниковых лазерах возбуждаются и излучают атомы, образующие кристаллическую решетку. Это отличие определяет главную особенность полупроводниковых лазеров – компактность и малые размеры. В полупроводниковых лазерах удается получить показатель оптического усиления до 10 4см, хотя, как правило, для возбуждения генерации лазера необходимы и меньшие значения. Другими практически важными отличиями полупроводниковых лазеров являются: малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 10 9ГГц); высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (до 30—50%); возможность перестройки длины волны излучения и наличие большого числа полупроводников, которые непрерывно перекрывают интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм; простота конструкции.

Потенциалоскоп – электронно-лучевой прибор с видимым изображением, предназначенный для записи информации, которая в виде электрических сигналов подается на его входной электрод, ее хранения и дальнейшего воспроизведения на люминесцентном экране. Записывающий электронный луч потенциалоскопа, преобразованный получаемым сигналом, двигаясь по мишени, выбивает с ее диэлектрической поверхности вторичные электроны и на ней создает переменный потенциал. Смена потенциала пропорциональна времени действия записывающего луча и силе тока. Полученный на мишени потенциальный рельеф преобразовывает воспроизводящий пучок электронов, проектирующий изображение на экране. В полутоновых потенциалоскопах потенциал мишени является отрицательным по отношению к потенциалу катода отображающего прожектора, поэтому электроны отображающего пучка не попадают на мишень и записанное изображение остается на ней в течение некоторого времени.

В бистабильных потенциалоскопах потенциал мишени является положительным по отношению к потенциалу катода отображающего прожектора, и отображающий пучок приводит ее потенциал к двум стабильным значениям, из-за чего изображение не теряется длительное время.

Потенциалоскопы с видимым изображением используют для наблюдения однократных и иногда повторяющихся сигналов в устройствах вывода информации ЭВМ, радиолокационных индикаторах, осциллографах и т. д. В осциллографах потенциалоскопы имеют яркость свечения 2—150 Нт, разрешающую способность (которая определяется числом линий, приходящихся на какую-либо сторону изображения на экране или на диаметр потенциалоскопа) 60—200 линий и полное время воспроизведения 1—600 мин.