微波电子线路中,肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode, SBD)是一种重要的微波器件,其主要特点是利用金属与半导体接触形成的肖特基势垒,展现出非线性电阻特性。这种特性使得SBD在微波领域广泛应用,如混频器、检波器、低噪声参量放大器、限幅器和微波开关等。
肖特基势垒二极管有两种主要结构:点接触型和面结合型。点接触型由于表面清洁度和针点压力问题,其接触势垒不理想,容易受机械震动影响产生噪声。相比之下,面结合型的接触界面更平整,清洁度更高,接触势垒接近理想肖特基势垒,性能更优且稳定性好。
在等效电路分析中,SBD主要包括非线性结电阻、非线性结电容和串联电阻。非线性结电阻反映二极管的电压-电流特性,其值在正向偏压下为几个欧姆,反向偏压下可高达兆欧。非线性结电容是由肖特基势垒产生的势垒电容,通常在几百分之一到一个皮法之间。串联电阻(体电阻)则是半导体本身的电阻,点接触型约在十到几十欧姆,面结合型则降低到几欧姆。
肖特基势垒二极管的伏安特性取决于势垒是否理想。理想的势垒具有特定的电压-电流关系,而不理想的势垒则会产生不同的特性。交流偏压下的瞬时电导会随时间周期性变化,通过计算直流分量和交流偏压的各次谐波电流振幅,可以分析二极管对交流信号的响应。
二极管的重要参数包括截止频率和噪声比。截止频率是指当二极管损耗达到3dB时的信号频率,标志着二极管无法有效工作。噪声比则是二极管的噪声功率与相同电阻热噪声功率的比值,影响因素包括载流子散粒噪声、串联电阻的热噪声以及可能的闪烁噪声。
变容二极管则是另一种利用PN结电容变化的微波器件。它的结构有平面型和台式型,电容随着外加电压改变,常用于参量放大器等设备中。变容二极管的电容在反偏压下可达到兆欧级别,零偏压时约为0.1-1.0pF。
肖特基势垒二极管和变容二极管在微波电子线路中扮演着不可或缺的角色,它们独特的物理特性和电路等效模型使得它们在微波信号处理中有着广泛的应用。