XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

По конструкции диод Ганна отличается от классической конструкции диода с p-n переходом тем, что переход у него фактически отсутствует. Его центральная часть состоит из низколегированного арсенида галлия рис.1. По обе стороны от центрального компонента происходит наращение эпитаксиальных слоёв с высоколегированным арсенидом галлия в 8-10мк.

Рис.1.Схема диода Ганна.

Диод обладает отрицательном дифференциальным сопротивлением, что позволяет использовать его в маломощных генераторах электромагнитных волн. Разработан обширный класс активных элементов работающих на эффекте Ганна корпусные и бес корпуса, коаксиальные, волноводные и полосковые с частотным диапазоном от 1ГГц до 150ГГц.

В нашем случае используется корпусной диод на частотный диапазон порядка 8-10ГГц.Можно взять диод 3А703А или АА703Б арсенид-галлиевые, мез эпитаксиальные, на эффекте Ганна, генераторные,
они предназначены для применения в генераторах сантиметрового диапазона электромагнитных длин волн. Выпускаются в металлокерамическом корпусе с жесткими выводами. Тип корпуса: КДЮ-106-2. Масса диода не более 0,15 г.. Минимальная непрерывная выходная СВЧ мощность на одной из частот диапазона 8,24..12,5 ГГц при U=8,5 В, не менее:- 10 мВт для 3А703А.Для 3А703Б, АА703Б - 20мВт. Постоянный рабочий ток при Uобр=8,5 В, не более-3A703 270мА. 3А703Б, АА703Б ...320 мА.  Сопротивление диода при Iпр=10mA, R = 5-20 Ом. Стандартный корпусной вариант характеризуется наличием металлокерамической оболочки, обеспечивающего защиту от влияния внешних воздействий. Рис.2.

Рис.2.Диод Ганна АА703Б.

И так элементами генерирующего модуля будут являться: рис.3. 1- отрезок волновода размером 23х10х70мм , 2-фланец, диод - 3, переходной разъём -4, , 5-подвижный поршень 23х10х3мм .

Рис.3.Элементы генераторного модуля.1.Отрезок волновода 23х10х70мм.2.Фланец.3.Диод АА703А. 4.Низкочастотный переходной разьем.5. Поршень.

В литературе существует несколько разновидностей конструктивных решений генераторной головки (модуля), например [ 1,2,3,4].

Рис.4.Схемные решения генераторной головки.А.С перестраиваемым поршнем.В.С фиксированпым поршнем. В. С подвижным поршнем.

Так в источниках [3,4] предлагаются конструкция генераторной головки рис.4В, где в волноводную секцию 1 размером 23х10 мм крепят диод АА703А. Катод диода 2 соединен непосредственно с волноводом. Для увеличения теплоотдачи к волноводу припаивается радиатор 3 (бронзовая втулка). Анод диода изолирован от волновода тефлоновой втулкой 4 и через составной шток 5 выводится на клемму питания 6. Тефлоновая втулка вместе со штоком и диодом поджимается накидной гайкой 7. Подстройка генератора производится перемещением поршня 8, который после этого закрепляется рис.5.

Рис.4. Конструкция генераторной головки.1.Волновод.2.Диод.3.Радиатор.4.Втулка.5.Шток.6.Клемма.7.Гайка.8.Поршень.

 Питание диода осуществляется несимметричным мультивибратором. Малая длительность импульсов обеспечивает нормальный тепловой режим диода. Частоту следования модулирующих импульсов (900-1300 Гц) регулируют резистором R2 (470 кОм) рис.5. 

Рис.5. Схема питания диода АА703А.

Общий вид модуля - генератора представлен на рис.6, где используется штатная детекторная головка 1, но вместо детекторного диода устанавливаеся диод Ганна 3, для соглосования волновых сопротивлений открытого конца генераторной головки 1 (модуля) со свободным пространством подключается пирамидальная рупрная антенна 2.

Рис.6.Генераторный модуль. 1- штатная детекторная головка.2-антенна. 3- разьём c креплением диода в волноводе.

Предлагаемый генераторный модуль может работать как в режиме генерации так и в режиме приёма, генератор апробирован в школе [1], вузе [2] на производстве[3,4 ].

Литература.

1.Воробьев В.Н., Оглоблин Г.В. Демонстрационный генератор сантиметрового диапазона на диоде Ганна .«Физический эксперимент в школе» Вып.6/сост. В.Ф. Гудкова, Г.П. Мансветова, М., «Просвещение», 1981.

2.Оглоблин Г.В. Опыты со звуковыми и электромагнитными волнами: Учебное пособие. -Комсомольск на Амуре: Изд. КнАГПУ, 2001г, с.92.

3.Стулов В.В., Одиноков В.И., Оглоблин Г.В. Физическое моделирование процессов при получении литой деформированной заготовки-Владивосток: Дальнаука, 2009.-175с.

4. Оглоблин Гарий Васильевич (RU), Стулов Вячеслав Викторович (RU), Одиноков Валерий Иванович (RU), Дербеткин Александр Анатольевич (RU) Патент РФ 2416486. Способ получения непрерывнолитых стальных заготовокпубликация патента: 20.04.2011