7.2.      Параметры и свойства генераторов Ганна

Как любой генератор СВЧ-диапазона, генератор Ганна характе­ризуется генерируемой мощностью (при импульсной и непрерыв­ной работе), длиной волны или частотой генерируемых колеба­ний, коэффициентом полезного действия, уровнем частотных и амплитудных шумов и другими параметрами.

Выходная непрерывная мощность генераторов Ганна в про­летном режиме обычно составляет десятки – сотни милливатт, а при импульсной работе достигает сотен ватт.

Рабочая частота в пролетном режиме обратно пропорцио­нальна длине или толщине высокоомной части кристалла (f = v/l). Связь между генерируемой мощностью и частотой можно представить в виде:

.                                         (7.3)

Генераторы Ганна из арсенида галлия могут генерировать СВЧ-колебания от 1 до 50 ГГц (каждый прибор рассчитан на свою частоту). Несколько большие частоты получены на генера­торах Ганна из фосфида индия в связи с большими значениями максимальных скоростей электронов, но качество приборов из этого материала значительно ниже из-за недостаточной отработ­ки технологии изготовления материала.

Преимущество фосфида индия перед арсенидом галлия как исходного материала для приборов на эффекте междолинного перехода электронов – большее значение пороговой напряженности электрического поля (10,5 и 3,2 кВ/см соответственно). Это отличие должно привести к созданию из фосфида индия генераторов Ганна со значительно большими выходными мощностями.

Коэффициент полезного действия генераторов Ганна может быть различным (от 1 до 30 %), так как существенно отличаются технологии изготовления приборов и качество исходного полу­проводникового материала.

Важным для практического применения генераторов Ганна является вопрос о возможности их частотной перестройки в достаточно широком диапазоне. Из принципа действия генератора Ганна ясно, что частота его долж­на слабо зависеть от приложенного напряжения. С увеличением приложенного напряжения несколько возрастает толщина доме­на, а скорость его движения изменяется незначительно. В резуль­тате, при изменении напряжения от порогового до пробивного частота колебаний увеличивается всего на десятые доли про­цента.

Перестройку частоты генерации изменением внешнего напря­жения можно осуществлять в конструкции диода Ганна с пере­менным сечением (рис. 7.7). Напряженность

электрического по­ля в таком образце, растет от катода к аноду. При напряжении  напряженность электрического поля достигает значения  в части образца . Проходимый доменом путь равен , а частота генерации . При значение  достигается в точке , путь домена увеличивается, и частота ге­нерации уменьшается: .

Срок службы генераторов Ганна относительно мал, что связа­но с одновременным воздействием на кристалл полупроводника таких факторов, как сильное электрическое поле и перегрев кристалла из-за выделяющейся в нем мощности.