16.2.2. Детектирование сигналов с малым уровнем

На сверхвысоких частотах полупроводниковый выпрямитель может быть представлен генератором тока шунтируемым сопротивлением равным сопротивлению выпрямителя по постоянному току. Характеристики типичного кремниевого выпрямителя при изменении мощности на частоте показаны на рис. 16.8. Для очень слабых входных сигналов сопротивление по постоянному и переменному току обратно крутизне наклона вольтамперной характеристики в рабочей точке и равно нескольким тысячам ом. В этой области выпрямленные ток и напряжение пропорциональны высокочастотной мощности, так что характеристика является квадратичной. На рис. 16.8 видно, что для мощности, превышающей этот закон не выполняется, а сопротивление переменному току резко падает. При малых уровнях входного сигнала чувствительность по току определяется отношением выпрямленного тока короткого замыкания к поглощаемой высокочастотной мощности, так что

На низких частотах чувствительность по току определяется выражением

а с учетом уравнения (16.23) на высоких частотах она становится равной

Рис. 16. 8. Характеристики типичного полупроводникового выпрямителя с точечным контактом. Частота Материал — кремний -типа. Выходные характеристики отличаются от квадратичных при входной мощности» превышающей (См. [271].)

На низких частотах эта чувствительность равняется уменьшаясь приблизительно до на частоте до на частоте и до более низких значений на более

высоких частотах, в зависимости от параметров того или иного Диода.

При наличии постоянного смещения полупроводящий контакт выходит из состояния термодинамического равновесия и возникают шумы, отличающиеся от чисто теплового шума. Например, при обратном смещении возникает дробовой шум, вызываемый флюктуациями потенциального барьера. На низких частотах преобладает шум, обусловленный явлением мерцания, который для полупроводников хорошо изучен [31, 33,-146, 147, 153, 202, 292]. Этот шум характеризуется обобщенным выражением

где индексы тип зависят от вида рассматриваемой модели. Например, теория Петритца [193, 194] ведет к закону вида с отклонениями ±3 дб почти в пятидекадном диапазоне частот. Были проведены некоторые измерения шума мерцания [22, 107, 108, 140, 170, 283]; Никол [182] обнаружил, что на частоте этот шум может оказаться больше дробового и быть значительным на частотах до Эти дополнительные источники шума должны учитываться при анализе характеристик диодов с точечным контактом, относя такие шумы к эффективной шумовой температуре. В схемах детектирования для выделения постоянного тока или видеосигналов диоды обычно включаются в цепь сетки усилительной электронной лампы [65, 403]. Уравнение (16.26) определяет напряжение на сетке, которое равно

Таким образом, напряжение на выходе усилителя будет

Средний квадрат полного напряжения шума на выходе лампы равняется сумме средних квадратов напряжений, создаваемых шумовым сопротивлением диода и шумовым сопротивлением усилителя среднеквадратичное значение равно

Комбинирование уравнений (16.31) и (16.32) позволяет получить отношение сигнал/шум по мощности на выходе

где множитель

является показателем качества диода как детектора сигналов с малым уровнем.