Dispositivos semiconductores

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Dispositivos semiconductores de microondas

La mayoría de los diodos y transistores no operan en las frecuencias de microondas. Las capacitancias internas de los diodos y los transistores también son muy altas e impedirían de hecho la operación de frecuencias de microondas.

Tiempo de transito: El tiempo de tránsito, es el tiempo requerido para que un electrón o un hueco en un diodo otransistor pase del cátodo al ánodo, del emisor a la base, del emisor al colector o de la fuente al drenaje. Existen dispositivos semiconductores especiales para las frecuencias de microondas.

Diodos para microondas

Los diodos para la detección y mezclado de señales son los más comunes. Existen dos tipos, el diodo de punta de contacto y el de barrera de Schottky o diodo portador de alta energía.Diodo de punta de contacto: Quizás el dispositivo de microondas más antiguo. Es una pieza de material semiconductor y un alambre fino que hace contacto con dicho material. El contacto entre el alambre y el semiconductor ocurre en un área muy pequeña , la capacitancia resulta extremadamente baja, la corriente fluye con facilidad del alambre fino al semiconductor.

Algunos de los primero diodosde punta usaban germanio como material semiconductor, pero hoy en día se hacen de silicio tipo , con un tipo P con un alambre fino de tungsteno como cátodo. Son comúnmente utilizados en mezcladores y detectores de microondas, sin embargo se dañan con facilidad ya que no resisten potencias muy altas.

Diodos portadores de alta energía:

Este diodo tiene una unión semiconductora metálica Son desilicio tipo N, depositado en una delgada capa metálica. Es muy pequeño y por tanto, tiene una pequeña capacidad de unión.

El semiconductor forma el cátodo, y el metal, el ánodo (níquel, cromo y aluminio)

Diodos varactores

Es básicamente un VVC (capacitor controlado por voltaje). Cuando se le aplica una polarización inversa, actúa como capacitor y dicha capacitancia depende de lapolarización inversa. Al aplicar una señal de entrada en el diodo, conduce y corta en forma alternativa. El resultado será una salida no lineal o distorsionada que tiene múltiples armónicas.

Tubos de microondas

Los tubos son dispositivos para controlar una señal grande con una señal pequeña, con el fin de producir amplificación, oscilación, conmutación y otras operaciones.

Tubo de rayoscatódicos; usado en televisores, osciloscopios y otros dispositivos de visualización

Kilstron:

Tubo al vacío para microondas que utiliza cavidades resonantes para producir modulación de velocidad en un haz de electrones, y obtener una amplificación.

A temperaturas muy altas el cátodo emite electrones de carga negativa, los cuales son atraídos por una placa o colector positivo. Se establece unflujo de corriente entre el cátodo y el colector en el interior del tubo vacio.

El enfoque electromagnético utiliza inductores alrededor del tubo, a través de los cuales se pasa corriente para producir un campo magnético. A la mitad de un ciclo los electrones aceleran.

La señal de microondas por amplificar se aplica en la cavidad inferior con un aro de acoplamiento, que establece camposeléctrico y magnético en la cavidad, que actúan sobre el haz de electrones. Específicamente, hacen que éstos se aceleren y des aceleren cuando pasan por la cavidad. A la mitad de un ciclo, los electrones se aceleran, y en el medio ciclo siguiente se desaceleran. El efecto conseguido es crear grupos de electrones separados media longitud de onda en el espacio de arrastre entre las cavidades. Estaaceleración y desace1eración del haz de electrones se denomina modulación de velocidad. La cavidad de entrada que produce grupos de electrones se llama cavidad buncher.

Los electrones agrupados se mueven en el tubo, ya que son atraídos por el colector positivo. Después pasan por el centro de otra cavidad denominada cavidad receptora. Estos electrones agrupados se mueven hacia el colector...
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