9. Туннельные диоды и параметрические усилители

9.1. Введение

Туннельный диод — это -переход, в котором объемные области вырождены вследствие очень высоких концентраций примесей. Две составляющие туннельного тока протекают через переход в противоположных направлениях, и в обеих составляющих присутствует целиком дробовой шум. У вольт-амперной характеристики туннельного диода имеется область отрицательного сопротивления при малых прямых смещениях. Это можно использовать для получения усиления. Коэффициент шума такого усилителя зависит от последовательного сопротивления объемных областей диода, величины отрицательного сопротивления и эквивалентной проводимости теплового шума, соответствующей величине дробового шума в туннельном токе.

Отрицательное сопротивление служит также основой параметрического (с изменяющимся параметром) усиления. В этом случае отрицательное сопротивление появляется в результате нелинейного взаимодействия между сигналом и накачкой высокой частоты. Смесительным элементом, как правило, служит нелинейная проводимость -перехода с обратным смещением. Параметрические усилители являются узкополосными высокочастотными усилителями, обычно работающими в диапазоне СВЧ. Вообще говоря, они обладают большим шумом, но значительно дешевле, чем мазеры, и обладают меньшим шумом, чем усилители бегущей волны, хотя у последних шире полоса и больше усиление. Важный вклад в шумы параметрического усилителя вносит тепловой шум в холостом контуре на разностной частоте между частотами накачки и сигнала: это эквивалентно появлению в контуре сигнала шумового генератора тока с частотой сигнала, мощность которого пропорциональна величине отрицательной проводимости.