混頻二極管是一種肖特基勢壘二極管,與一般二極管相比,由于利用多數(shù)載流子工作,沒有少數(shù)載流子儲存效應,所以具有頻率高、噪聲低和反向電流小等特點,主要用于混頻器。
混頻二極管的原理
混頻二極管是一種肖特基勢壘二極管,它是利用金屬和N型半導體相接觸所形成的金屬——半導體結的原理而制成的。當金屬與半導體相接觸時,它們的交界面處會形成阻礙電子通過的肖特基勢壘,即表面勢壘。為了使半導體中的載流子容易地越過勢壘進入金屬,它必須采用電子逸出功(電子跑出半導體或金屬表面所需的能量)比金屬大得多的N型半導體。當二極管加上正向偏壓時,勢壘下降,多數(shù)載流子(電子)便從半導體進入金屬。
混頻二極管與一般二極管相比,由于利用多數(shù)載流子工作,沒有少數(shù)載流子儲存效應二極管混頻原理,所以具有頻率高、噪聲低和反向電流小等特點,主要用于混頻器。使用二極管混頻方式時,在500~10,000Hz的頻率范圍內,多采用肖特基型和點接觸型二極管。
混頻二極管的電特性
1、正向特性 這里以日立公司的1ss86/1ss87為例說明。它們的正向特性由圖1所示,當正向電流if為1ma時,1ss86的正向壓降vf≤0.2v,1ss87的vf≤0.45v;當if為10ma時,1ss86的vf=0.4v,1ss87的vf=0.6v。另外,從表1中可知,國外混頻二極管的正向特性越做越好,主要表現(xiàn)在正向特性的一致性更好,有類似于變容管的配對特性,如在if=10ma下,1ss165的vf=520mv~600mv±5mv;hsm88s/sr與hsm88as/asr的vf分別為520mv~600mv±10mv和500mv~580mv±10mv二極管混頻原理,表明vf的偏差只有5mv~10mv。
2、反向特性 它們的反向特性由圖2所示?;祛l二極管的反向漏電流較小,如在vr=2v下,1ss86的ir為20μa,1ss87的ir為1μa;在vr=4v下,1ss86的ir為70μa,1ss87的ir為4μa,表明1ss87的反向特性比1ss86好?;祛l器要求混頻二極管的反向漏電流小,這樣,混頻器的噪聲系數(shù)也小。
3、結電容 它們的結電容與反向電壓的關系由圖3所示。當vr=0v時,1ss86/1ss87的結電容c都小于0.85pf;在vr=1v時,它們的電容c都小于0.7pf。由于混頻二極管的結電容較小,所以混頻器的頻率較高。另外,從表1可知,國外混頻二極管的結電容的偏差也越來越小,如在vr=0v時,1ss88/1ss165/1ss166的電容偏差Δc均為±0.05pf;hsm88s/sr、hsm88as/asr和hsm88wa/wk的Δc均為±0.1pf。
混頻二極管應用
(1)混頻器
混頻器一般由輸入信號回路、本機振蕩器、非線性器件和濾波網(wǎng)絡等4部分組成,如圖4所示。這里的非線性器件本身僅實現(xiàn)頻率變換,本振信號由本機振蕩器產(chǎn)生。若非線性器件既產(chǎn)生本振信號,又實現(xiàn)頻率變換,則圖4變?yōu)樽冾l器。
所謂混頻,是將兩個不同的信號(如一個有用信號和一個本機振蕩信號)加到非線性器件上,取其差頻或和頻?;祛l器可根據(jù)所用非線性器件的不同分為二極管混頻器、晶體管混頻器、場效應管混頻器和變容管混頻器等。混頻器又可根據(jù)工作特點的不同,分為單管混頻器、平衡混頻器、環(huán)形混頻器、差分對混頻器和參量混頻器等。
在設計混頻器時應注意如下幾點:
(1)要求混頻放大系數(shù)越大越好?;祛l放大系數(shù)是指混頻器的中頻輸出電壓振幅與變頻輸入信號電壓振幅之比,也稱混頻電壓增益。增大混頻放大系數(shù)是提高接收機靈敏度的一項有力措施。
(2)要求混頻器的中頻輸出電路有良好的選擇性,以抑制不需要的干擾頻率。
(3)為了減少混頻器的頻率失真和非線性失真以及本振頻率產(chǎn)生的各種混頻現(xiàn)象,要求混頻器工作在非線性特性不過于嚴重的區(qū)域,使之既能完成頻率變換,又能少產(chǎn)生各種形式的干擾。
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