Контрольная работа по "Электронные приборы и устройства"

Министерство образования  Республики Беларусь

 

БГУИР

Факультет заочного обучения

Кафедра сетей и устройств  телекоммуникаций

 

 

 

Контрольная работа № 3

по дисциплине: «Электронные приборы и устройства

Шифр студента  102901-04

 

 

 

Выполнил студент гр. 102901 Специальности СРРиТ Бовбель И.С.		Проверил: __________________ Оценка: ____________________ ___________________________ (подпись) ________________________(дата)
Почтовый  адрес: г. Минск, ул. Якубова, д. 66, корпус 2, кв. 163. т.  (8-017) 220-95-42

2013

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ………………………………………………………………….. 3

 

1. Замедляющие  системы. Назначение, принцип действия, характеристики, параметры ……………………………………………….… 5

 

2. Движения электронов  в скрещенных однородных   электрическом и магнитном полях. Особенности взаимодействия электронов с неоднородным СВЧ-полем в приборах типа «М» ……….. 12

 

3. Умножительные  диоды, диоды с накоплением  заряда (ДНЗ) .... 25

 

4. Устройство и  принцип работы генератора на  аммиаке, 

основные характеристики и параметры ………………………...…. 29

 

Список  рекомендуемой литературы ………………………………… 33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Работа СВЧ - генераторов  или усилителей заключается в  преобразовании энергии источников постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний. Приборы СВЧ диапазона  подразделяются на электровакуумные,  электронно-плазменные, квантовые, полупроводниковые  и плазменные, которые в свою очередь  также подразделяются на подклассы. Класс электровакуумных приборов включает приборы, преобразующие кинетическую энергию свободных электронов, ускоренных в вакууме, в энергию СВЧ колебаний. Этот класс приборов, получивших наибольшее распространение, делится на три основных подкласса - приборы с электростатическим управлением электронным потоком (триоды, тетроды); приборы с динамическим управлением электронным потоком, основанном на принципе скоростной модуляции, это приборы “О - типа” и, наконец, - приборы “М-типа”.  Приборы “О-типа” имеют прямолинейную геометрию электронного потока в продольном внешнем магнитном поле (клистроны, лампы бегущей и обратной волны, соответственно - ЛБВ, ЛОВ). В приборах  “М-типа” модулированные электронные потоки формируются в результате дрейфового движения электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях (магнетроны, платинотроны, ЛБВ-М, ЛОВ-М). К приборам вакуумной электроники относится также подкласс релятивистских приборов “О” и “М” типов, в которых используются сильноточные электронные потоки больших энергий, когда релятивистский g-фактор заметно отличается от 1 (релятивистские ЛОВ, магнетроны, а также гиротроны). Релятивистские приборы, являющиеся мощнейшими импульсными источниками СВЧ полей, тем не менее, могут иметь ограничения по току из-за тормозящего электроны отрицательного потенциала, возникающего в пучке из-за высокой плотности электронного объемного заряда. Для снятия токового ограничения в приборах плазменной СВЧ электроники используется компенсация объемного заряда электронов пучка  ионами плазмы, создаваемой специальными плазменными источниками. К квантовым приборам СВЧ относятся атомные и молекулярные генераторы, квантовые парамагнитные усилители, объединяемые термином “мазеры”. Класс полупроводниковых приборов СВЧ  включает подклассы СВЧ транзисторов, диодов с отрицательным сопротивлением: лавинопролетных (ЛПД) и туннельных диодов, диодов Ганна. Представителями класса плазменных СВЧ приборов можно считать газоразрядные генераторы шума.

В приборах М типа используется движения электронов в скрещенных электрическом  и магнитном  полях. Рассмотрим, для  начала, основные закономерности движения заряженных частиц в таких полях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПАРАМЕТРЫ

 

Наибольшее распространение  в технике СВЧ получили замедляющие системы, представляющие собой линии передачи с периодически повторяющимися неоднородностями. Некоторые из них представлены на рис. 1, где 1 — спираль, 2 — гребенка, 3 —встречные штыри, 4 — сдвоенный меандр на диэлектрической подложке, 5 — диафрагмированный волновод,     6 —диафрагмированный волновод с индуктивными щелями связи, 7 — “лист клевера”, 8 — меандр на диэлектрической подложке.

Широко используется замедляющая  система в виде цилиндрической спирали. Эта замедляющая система была использована Р. Компфнером в 1944 г. в  первой ЛБВ, и сейчас большинство  серийно выпускаемых ЛБВ тоже использует спиральную замедляющую  систему, что объясняется многими  ее достоинствами. Ни, одна из известных  замедляющих систем не может конкурировать, со спиралью в отношении широкополосности. При упрощенном рассмотрении процессов  в такой системе можно предполагать, что волна Т распространяется со скоростью света с вдоль спирального проводника. Пусть D будет средний диаметр спирали, a L – ее шаг. Тогда время, за которое волна обегает один виток,

Если шаг спирали много  меньше диаметра, т. е. L<<πD, имеен t<<πD/c. Волна за то же время проходит вдоль оси спирали путь, равный L. Следовательно, фазовая скорость волны v_e вдоль оси спирали равна L/t или v_ф=cL/πD.

Обычно замедляющую систему  характеризуют коэффициентом замедления К_зам, равным отношению скорости света к фазовой скорости замедленной электромагнитной волны.

Рис. 1

 

Тогда K_зам=c/v_ф=πD/L

Коэффициент замедления тем  больше, чем больше отношение длины  витка к шагу спирали. Изменяя  диаметр спирали D и ее шаг L, можно в широких пределах изменять коэффициент замедления.

Более точный анализ распространения  электромагнитных волн вдоль спирали  показывает, что спираль обладает дисперсией, т. е. фазовая скорость волны  в спирали зависит от частоты. Но на достаточно высоких частотах дает хорошее приближение.

Рассмотрим некоторые  общие закономерности распространения  электромагнитных волн в замедляющих  системах. Замедляющие системы представляют собой периодические структуры, имеющие свойства полосовых фильтров с бесконечным числом полос пропускания. В приборах используется чаще всего  полоса, пропускающая самые низкие частоты, она называется основной. Остальные  полосы называются высшими.

Поле в периодической  структуре удовлетворяет теореме  Флоке, которая утверждает, что среди  решений уравнений Максвелла, удовлетворяющих  граничным условиям, всегда найдется такое решение, при котором поля в соседних ячейках отличаются лишь постоянным множителем p=e^-r, т. е. E(z+L)=e^-r Е(г). В полосе пропускания для систем без потерь величинаГ=iψ – мнимая. Это означает, что поле в соседних ячейках отличается лишь сдвигом по фазе на угол ψ. Введем обозначение ψ=β₀L (β₀—постоянная распространения волны) и умножив обе части равенства на ехр^iβo(L+z), при этом заметим, что функция E₀(z)=E(z)ехр^iβoz=E(z)ехр^iβo(z+L)— периодическая, а ее период совпадает с периодом структуры L. Отсюда следует, что поле в системе E(z) можно представить в виде произведения двух периодических функций: E₀(z) и ехр^iβoz. Учитывая и временной множитель ехр^iωt, можно записать

E(z,t)=E₀(z)e^i(ωt-βoz) 

Функция E₀(z) — периодическая, L — ее период. Разложение E₀(z) в ряд Фурье дает

где

Подставляя (4.4) в (4.3), получим

Распределение поля в системе  представлено в виде суммы бесконечного числа бегущих волн с амплитудами a_m(x,у) и постоянными распространения

Эти волны называются пространственными  гармониками. Их совокупность удовлетворяет  периодическим граничным условиям. Решение в виде одной пространственной гармоники не может удовлетворить граничным условиям. Все гармоники изменяются с одной и той же частотой. Каждой пространственной гармонике соответствует своя фазовая скорость, которая определяется соотношением

Групповая скорость всех пространственных гармоник одинакова:

Зависимость фазовой скорости (или коэффициента замедления) от частоты  в свободном пространстве называется дисперсией замедляющей системы, а  графики этих зависимостей — дисперсионными характеристиками или кривыми дисперсии. Каждой пространственной гармонике  соответствует определенная ветвь  дисперсионной характеристики.

Рис. 2

 

Волна (или пространств  венная гармоника), у которой направления  групповой и фазовой скоростей  одинаковые, называется прямой волной, волна с противоположными направлениями  скоростей — обратной волной.

В зависимости от знака  производной d|v_фm|/dω дисперсия может быть нормальной(d|v_фm|/dω<0) и аномальной (d|v_фm|/dω >0). При увеличении частоты нормальная дисперсия характеризуется уменьшением абсолютного значения фазовой скорости, а аномальная — ростом. Для всех обратных гармоник дисперсия аномальная, прямые гармоники могут иметь как нормальную, так и аномальную дисперсию.

На рис 2 показана дисперсионная характеристика замедляющей системы. По оси абсцисс отложен фазовый сдвиг на один период замедляющей системы β_mL, определяемый, а по оси ординат—частота ω. Сплошные кривые относятся к гармоникам т=0, ±1, ±2. Нулевая гармоника (m=0) соответствует изменению угла от 0 до π. Эти пределы в соответствии с теорией фильтров определяют полосу пропускания, заключенную между ω₀ и ω_π. Сдвиг фазы для гармоники m=+1 по определению (4.6) на 2π больше, чем при т=0, поэтому кривая длят=+1 существует в пределах (2 3)π.Соответственно смещаются на 2π вправо кривые при каждом увеличении на единицу номера т. Переход от т=0 к т=-1 эквивалентен смещению кривой в область фазы от -π до -2π и т. д. Полоса пропускания для всех пространственных гармоник одинакова и равна полосе пропускания замедляющей системы.

Фазовая скорость гармоники  с учетом пропорциональна тангенсу угла наклона у прямой, проведенной  через начало координат и точку  дисперсионной кривой для выбранной  частоты <0. Групповая скорость гармоники  пропорциональна производной в  данной точке, т. е. tg a. Очевидно, что  на границах полосы пропускания групповая  скорость гармоник равна нулю (экстремальные  точки кривых). Групповая скорость всех пространственных гармоник при данной частоте ω одинакова и положительна. Для варианта замедляющей системы, дисперсионная характеристика которой приведена на рис. 2, наибольшая фазовая скорость у нулевой гармоники. С увеличением положительного номера т фазовая скорость уменьшается, фазовые скорости гармоник m= -1, -2 отрицательны (противоположны направлению групповой скорости) и также уменьшаются с ростом номера. В рассматриваемом случае гармоники m=0, +1, +2 — прямые, а m= -1, -2 — обратные.

Используя дисперсионные  кривые, можно выяснить зависимость  фазовой скорости любой пространственной гармоники от частоты. В нашем  примере прямая нулевая гармоника  имеет нормальную дисперсию (фазовая  скорость уменьшается с ростом частоты). Обратные гармоники (т= -1, -2) обладают аномальной дисперсией. Легко убедиться, что для прямой гармоники т=+2 вблизи границ пропускания дисперсия нормальная, а в остальной области аномальная.

Важной характеристикой  замедляющей системы является сопротивление  связи, которое характеризует эффективность  взаимодействия электронного потока с  полем в замедляющей системе. По определению сопротивление связи

Чем больше продольная составляющая напряженности электрического поля Е_zm в месте прохождения электронного пучка при данном потоке мощности Р в системе, тем больше сопротивление связи.

Если выразить поток мощности через запасенную энергию W на единицу длины системы и групповую скорость (P=v_гW), то сопротивление связи

Так как групповая скорость входит в выражение для сопротивления  связи, то R_св тем больше, чем меньше крутизна tg a дисперсионной характеристики (см. рис. 2).

Изменяя скорость электронов v_e регулировкой ускоряющего напряжения, можно выполнить условия синхронизма для любой пространственной гармоники. Так как фазовая скорость нулевое пространственной гармоники наибольшая, то для взаимодействия с ней необходима наибольшая скорость электронов, что требует высокого ускоряющего напряжения. Для взаимодействия электронного потока с высшими гармониками замедляющей систем скорость электронов должна быть меньше и соответственно меньше будут ускоряющие напряжения. Однако взаимодействие с высшими пространственными гармониками для систем 1, 2, 6 рис. 1 получается неэффективным, поскольку они имеют малое сопротивление связи. Поэтому в приборах СВЧ используются в основном нулевая и плюс первая или минус первая гармоника. Прямые пространственные гармоники используются в ЛБВ, а обратные — в ЛОВ. Дисперсионная характеристика замедляющей системы определяют ширину полосы частот усилителя и диапазон электронной перестройки генератора.

Строгий метод расчета  замедляющих систем основывается на решении уравнений Максвелла  с учетом конкретных граничных условий. Однако сложность конфигурации большинства  замедляющих систем затрудняет решение  этой задачи. Часто применяются различные  приближенные методы, среди которых  широко распространен метод эквивалентных  схем. Замедляющая система представляется эквивалентной схемой в виде цепочки  ячеек фильтра с сосредоточенными постоянными. Этот метод позволяет  оценить ширину полосы пропускания, а также качественно определить влияние отдельных элементов  замедляющей системы на характеристики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В СКРЕЩЕННЫХ ОДНОРОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОНОВ                                      С НЕОДНОРОДНЫМ СВЧ-ПОЛЕМ В ПРИБОРАХ ТИПА «М»

Под скрещенными полями будем  понимать наложенные друг на друга  электрические и магнитные поля, перпендикулярные друг другу во всех точках континуального пространства.

К первому типу скрещенных полей отнесём случай, когда оба  поля однородны и их векторы взаимно  перпендикулярны.

Второй тип скрещенных полей состоит из однородного  магнитного поля и электрического поля, обладающего осевой симметрией. Такое  электрическое поле образуется в  зазоре между коаксиальными цилиндрами.

На рис. 3 показана траектория движения электрона в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Рис. 3. Движение электрона в скрещенных электрическом

и магнитном полях

 

Начальные условия запишем  в виде:

 

 

 

 

В скрещенных полях на электрон действуют силы F, определяемые соотношением:

=

и тогда электрон движется с ускорением:

 

В декартовой системе координат  ускорение можно записать:

 

 

где единичные векторы.

Аналогично:

           

,

 

Уравнение (3.37) можно переписать в виде:

 

 

 

где

Тогда эта система уравнений (3.42) примет вид:

 

где циклотронная частота.

 

 

Решение уравнения (3.45) запишем  в виде:

 

а это означает, что вдоль  оси  электрон движется прямолинейно и равномерно.

Уравнение (3.44) проинтегрируем (подобно тому, как уже интегрировали  до этого):

 

Подставим (3.46) в (3.43) и получим:

 

Перепишем уравнение (3.47) в  виде:

 

где

Это выражение – известное  уравнение колебаний с правой частью, решение которого является функция:

 

где амплитуда колебаний, а величина является начальной фазой.

Для рассматриваемого случая решение запишем в виде:

 

Анализ этого решения  показывает, что смещение по оси  имеет постоянную составляющую, которая зависит как от электрического, так и от магнитного полей, а переменная составляющая – это колебания, частота которых зависит от магнитного поля.

Скорость по оси  периодически изменяется

 

Решая совместно уравнения (3.49) и (3.50) при  имеем:

 

или

.

Возведя в квадрат и  сложив оба уравнения, получим:

=

или

.

Разделив уравнения (3.51) одно на другое, имеем:

 

Таким образом, мы получили амплитуду и начальную фазу колебательного уравнения. Теперь решим совместно  уравнения:

 

 

Проинтегрируем уравнение (3.46) и, воспользовавшись соотношением (3.49), получим:

 

Проинтегрировав это уравнение, получим выражение для траектории электрона по оси:

 

Константа находится из начальных условий:

при

 

или

 

Тогда

 

Выпишем окончательные выражения  для траектории электронов по координатам  в систему параметрических уравнений:

 

 

 

Для определения траектории по координатам и исключим параметр . Итак, при

 

Это выражение – уравнение  окружности с радиусом и координатами центра, которые описываются следующим образом:

 

Анализ показывает, что  траектория движения электронов в плоскости  представляет собой окружность с центром, которая равномерно смещается по оси и одновременно перпендикулярна полям

Скорость смещения определяется таким образом:

Графически проекция траектории на плоскость которая перпендикулярна магнитному полю, изображена на рис. 4.

Эта кривая напоминает циклоиду – кривую, описываемую какой-либо точкой колеса, катящегося без скольжения. В нашем случае траектория имеет вид удлинённой циклоиды, радиус которой зависит от напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля.

Рис.4. Проекция траектории электрона, движущегося в скрещенных полях.

 

При смене знака напряжённости  траектория движения также меняет знак. Параметры циклоиды можно изменять путём варьирования значений

Циклоида может превратиться в прямую линию, если в направлении  начальная скорость отсутствует, а начальная скорость в отрицательном направлении по осиравна скорости сноса.

Другими словами, если сила Лоренца и электростатическая силы равны, то смещение в направлении будет отсутствовать.

Устройство усилительной лампы бегущей волны (ЛБВ) типа М  показано на рис. 5.

 

 

 

 

 

                             

 

 

 

 

Рис. 5. ЛБВ типа М

 

 

Электронный поток, эмиттируемый катодом, под действием поля управляющего электрода и внешнего магнитного поля, движется по циклоидальной траектории и затем вводится в пространство взаимодействия, образованное замедляющей  системой и основанием. В дальнейшем траектория пучка близка к прямолинейной. Высокочастотный сигнал поступает  через согласованный вход СВЧ  и распространяется вдоль замедляющей  системы. Если скорость дрейфа электронов подобрана равной фазовой скорости волны в системе, то пучок отдает потенциальную энергию волне, и  последняя увеличивает свою амплитуду. Через согласованный выход СВЧ, мощность поступает в нагрузку. В  процессе взаимодействия электроны  отдают свою энергию ВЧ полю и поднимаются  к аноду (замедляющая система). Та часть электронов, которая не попала на замедляющую систему, выводиться на коллектор. Для предотвращения самовозбуждения  усилителя, вход и выход замедляющей  системы развязаны локальным  поглотителем.

Схема распределения напряжений такова. Катод находится под нулевым  потенциалом, основание имеет отрицательный  или нулевой потенциал, управляющий  электрод и замедляющая система  находятся под различными положительными потенциалами, относительно катода. Коллектор  имеет положительный потенциал.

В линейной теории, при пренебрежении  пространственным зарядом, в условиях холодного синхронизма ( ) , показано, что поле вдоль оси лампы меняется следующим образом:

Поле представляет  собой  сумму двух парциальных горячих  волн (одна с растущей амплитудой, другая с падающей амплитудой), распространяющихся в прямом направлении вдоль оси  z.

где - фазовая постоянная, - параметр усиления, - ток, - половина напряжения на замедляющей системе, - циклотронная частота,   - волновое сопротивление замедляющей системы, - скорость невозмущенных электронов, - фазовая скорость волны в “холодной” системе. Учитывая, что и вводя электрическую длину лампы , получим:

     

Или в децибелах

      

Показано, что при больших длинах лампы, коэффициент усиления можно записать так:

В общем случае, при наличии  рассинхронизма  , коэффициент усиления представим в виде

где А – начальные потери на образование нарастающей (горячей) волны. В режиме холодного синхронизма, входной сигнал расщепляется на два  одинаковых парциальных сигнала  и усиливается фактически лишь половина входного сигнала. - фактор усиления.

Рис. 6

 

Рассмотренное в линейное приближение применимо для малых  уровней входного сигнала. Но в приборах со скрещенными полями усиление малых  сигналов затруднительно, из-за высокого уровня собственных шумов, вследствие паразитных колебаний в области  формирования электронного луча, а  также взаимодействия электронов с  отраженной волной. В большинстве  приборов отношение мощности полезного сигнала к мощности шумов не превышает 40 дБ. Поэтому необходим нелинейный анализ таких устройств.

Приведем основные результаты нелинейной теории ЛБВ типа М, полученные в для параметра рассинхронизма b=0.

Вычисление выходной мощности и кпд производится на основе известных  выражений:

Где - амплитуда СВЧ напряжения на конце замедляющей системы.

Где - вспомогательная амплитудная функция, а - нормализованная длина. На конце замедляющей системы , на входе . Тогда из формул  нетрудно получить:

Уровень входного сигнала  в децибелах, относительно величины , равен: 

На рис. 7  приведены кривые при изменении q от 0 до 10 для значений D=0.1, b=0, K=-30,  , отношение удвоенной толщины пучка, к расстоянию между замедляющей системой и основанием 0.1, - параметр расталкивания для электронного пучка бесконечного сечения равный 0 при отсутствии влияния объемного заряда, и 0.5 при значительном его влиянии, - плотность потокапучка электронов.

Рис. 7. Кривые зависимости амплитуды напряжения на замедляющей системе от ее длины при отсутствии влияния 1

и значительном влиянии 2 объемного заряда

 

В начале амплитуда волны  слабо меняется, затем темп изменения  амплитуды увеличивается. В этом случае электроны начинают достигать  поверхности замедляющей системы  и, двигаясь в сильном поле, интенсивно обмениваться энергией с волной, резко  увеличивая амплитуду последней. При  дальнейшем движении, электроны пучка  выходят на анод, и темп изменения  амплитуды резко падает. И амплитуда  стремиться к постоянной величине.

Как видно из рисунка, влияние объемного заряда уменьшает влияние нормализованной амплитуды, и требуется дополнительное увеличение нормализованной длины q для получения того же значения величины нормализованной амплитуды.

Объемный заряд, также  влияет  на коэффициент усиления G  и на К.П.Д. с увеличением , наблюдается небольшое увеличение коэффициента усиления, и значительное падение К.П.Д.

Особенности механизма насыщения  в лучевых приборах М типа, приводят к своеобразной зависимости коэффициента усиления от входного сигнала рис. 8.

Рис.8.  Зависимость коэффициента усиления                                                         от амплитуды  входного сигнала

 

При малых входных сигналах пучок группируется слабо, деформации пучка малы, и пучок движется вдали  от замедляющей структуры, где мала амплитуда замедленного поля. Поэтому  взаимодействие электронов с полем  волны слабо и коэффициент  усиления невелик. С ростом входного сигнала группировка электронов возрастает, электроны приближаются к замедляющей системе и движутся в области сильного высокочастотного поля, мощность взаимодействия, выходной сигнал и коэффициент усиления возрастают. Рост выходного сигнала длится до тех пор, пока электроны не начнут выходить на анод в конце замедляющей  системы. В этом случае осуществляются оптимальные условия взаимодействия пучка и поля, и коэффициент  усиления достигает максимального  значения. Дальнейший рост входного сигнала не приводит к увеличению выходной мощности, и коэффициент усиления начинает падать.

Полоса рабочих частот в усилителях на ЛБВМ достигает 30 % от средней рабочей частоты и  определяется дисперсионной характеристикой  замедляющей системы. Высокий уровень  собственных шумов исключает  возможность применения ЛБВМ для  усиления маломощных сигналов. Основное применение эти приборы нашли  в качестве мощных импульсных выходных усилителей в дециметровом и сантиметровом  диапазоне длин волн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. УМНОЖИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ,

ДИОДЫ С НАКОПЛЕНИЕМ  ЗАРЯДА (ДНЗ)

 

Умножительный СВЧ диод – полупроводниковый диод, предназначенный для умножения частоты СВЧ колебаний. Действие основано на использовании зависимости полного электрического сопротивления диода от мощности внеш. сигнала и выделения (с помощью электрического фильтра) из возникающего на выходе прибора спектра частот сигнала с частотой, кратной основной частоте подводимых колебаний. Наибольшее распространение получили умножительные СВЧ диоды типа варикапов.

В качестве умножительных диодов обычно используются кремниевые или арсенид-галиевые диоды, часто — с переходом Шоттки. Для улучшения частотных показателей приборов используются в первую очередь различные методы уменьшающие время обратного восстановления диодов.

В умножительных диодах (варакторах) ключевой является нелинейность этой зависимости (при подаче на варактор гармонического напряжения через него протекает ток, в котором проявляются высшие гармоники).

Особенностью варакторов является то, что повышенная нелинейность вольт-фарадной характеристики является основным требованием, определяющим характеристики устройств на их основе. Чем выше такая нелинейность, тем выше амплитуда соответствующих гармоник в токе, проходящем через варактор, а это основное условие повышения КПД частотного преобразования. Конкретные типы варакторов могут быть предназначены как для преобразования на какую-либо конкретную гармонику (чаще всего это 2-я или 3-я гармоника), так и предусматривать работу с различными коэффициентами преобразования.

Специальные параметры умножительных диодов аналогичны параметрам варикапов.

Умножительные диоды используются для повышения стабильности частоты и мощности генераторов сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн, а также для генерации СВЧ колебаний в диапазоне частот, где применение др. приборов (напр., транзисторов, лавинно-пролётных диодов) затруднено или невозможно.

 

Импульсные диоды с  накоплением заряда (ДНЗ) используются для формирования коротких прямоугольных импульсов, возникающих при переключении диода с прямого направления на обратное в результате рассасывания накопленного в базе неравновесного заряда, т. е. недостаток обычного импульсного диода кладется в основу принципа действия ДНЗ.