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.