Свч-вариконд

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ11ДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21а4, 71

Заявлено 09. IX. 1963 (№ 856079/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18.1.1965. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 26.111.1965

Государственный комитет ло делам изобретений н открытий СССР

МПК G Olr

УДК

СВЧ-ВАРИКОНД

Подписная арупгга № 89

В радиотехнике сверхвысоких частот в качестве нелинейных конденсаторов применяются полупроводниковые диоды-варакторы. Недостатком варакторов является наличие неизбежного сопротивления растекания полупроводника, включенного последовательно с нелинейной емкостью. Это сопротивление препятствует улучшению параметров устройства

СВЧ с нелинейной емкостью и ограничивает частотный диапазон применения варакторов.

Известны также нелинейные конденсаторы на основе сегнетоэлектриков — вариконды, не имеющие последовательного сопротивления.

Однако они не могут быть использованы в технике сверхвысоких частот, так как сегнетоэлектрики имеют большие диэлектрические потери в области СВЧ.

Предлагается параэлектрический сверхвысокочастотный вариконд, конструктивно выполненный по аналогии с полупроводниковыми СВЧ-диодами. В этом вариконде в качестве диэлектрика применен параэлектрик.

В отличие от варакторов этот вариконд не имеет последовательного сопротивления, а в отличие от сегнетоэлектрических варикондов — обладает малыми диэлектрическими потерями и значительной нелинейностью. Для уменьшения начальной емкости и снижения рабочих напряжений накачки на одну грань кристалла параэлектрика нанесен плоский электрод. В противоположной грани расположено углубление, на поверхность которого нанесен второй электрод. В качестве параэлектрического материала могут быть исполь5 зованы монокристаллы титана стронция.

Одна из возможных конструкций параэлектрического вариконда представлена на чертеже.

Параэлектрический кристалл 1 вмонтиро10 ван в стандартный патрончик СВЧ-диода на место кристалла полупроводника. Своей нижней гранью, на которую нанесен металлический электрод 2, кристалл припаян к кристаллодержателю, ввинченному в резьбовой фла15 нец патрончика. Верхний электрод 8 кристалла соединен контактной пружиной со вторым фланцем патрончика. Поскольку емкость вариконда для применений на СВЧ должна быть малой (- 1 ггф), площадь хотя бы од20 ного из электродов кристалла должна быть также малой. Для снижения рабочего напряжения необходимо уменьшать расстояние между электродами. Практически это можно осуществить, нанося верхний электрод в уг25 лубление на поверхности кристалла, как показано на чертеже.

В качестве параэлектрических материалов предлагается использовать сегнетоэлектрики с фазовым переходом 1 рода при температурах

З0 выше точки Кюри (в параэлектрической фа167546.7 2г

Составитель В. С. Бойко

Редактор Н. С. Коган Техред T. П. Курилко Корректор А. А. Березуева

Заказ 520, 8 Тираж 500 Формат бум. 60Х90 /8 Объем 0,21 изд. л. Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 зе), аптисегнетоэлектрики при температурах выше точки Кюри (в параэлектрической фазе), а также вещества, не имеющие перехода в сегнето- или. антисегнетоэлектрическую фазу и при всех температурах, являющиеся параэлектриками (типа SrTiOq, СаТ10з). Эти вещества не имеют дисперсии в диапазоне СВЧ и поэтому обладают малыми диэлектрическими потерями при температурах выше точки

Кюри. В то же время параэлектрики ввиду сверхвысокой диэлектрической проницаемости обладают диэлектрической нелинейностью в электрических полях. Эта нелинейность в отличие от сегнетоэлектрической сохраняется до частот порядка 10» ги, так как она связана с основным механизмом поляризации параэлектриков, который выключается лишь в области

10» гц. Нелинейность параэлектриков является значительной и проявляется в достаточно слабых полях при температурах, превышающих точку Кюри материала не более чем на

100 С. Чем. ближе температура параэлектрика к точке Кюри, тем больше его нелинейность, Ымс, выше . диэлектрические потери. Поэтому предпагаемые вариконды должны работать при температурах, превышающих точку Кю и испольэуемого материала на 5—

100 С.

Для заданной рабочей температуры вариконда следует выбрать параэлектрический материал с подходящей точкой Кюри. Например, для работы в устройствах, охлаждаемых до температуры жидкого азота, подходящим материалом является титанат стронция (точка

Кюри 37 К). При 77 К tg6 титаната стронция равен 2 ° 10 4 на частотах до 1 Ггц, 4 10 4 на частотах до 3 Ггг1 и так далее. Диэлектрическая проницаемость при этом равна 2000 и уменьшается вдвое при наложении поля в

30 кв/см. Критическая частота вариконда на основе SrTiO.- составляет 3000 Ггц, что на порядок выше, чем у лучших образцов варакторов на основе арсенида галлия.

10 Использование параэлектрических СВЧ-варикондов в параметрических усилителях позволит повысить верхний предел усиливаемых частот и значительно снизить шумовую температуру.

Предмет изобретения

1. СВЧ-вариконд, выполненный конструктивно по аналогии с полупроводниковыми диодами СВЧ, отличающийся тем, что, с целью

20 снижения потерь и повышения рабочей частоты, в качестве диэлектрического материала вариконда использован кристалл параэлектрика.

2. СВЧ-вариконд по п. 1, отличающийся

25 тем, что, с целью уменьшения начальной емкости и снижения рабочих напряжений накачки, на одну грань кристалла параэлектрика нанесен плоский электрод, а в противоположной грани расположено углубление, на по30 верхность которого нанесен второй электрод.

3. СВЧ-вариконд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве параэлектрического материала используют монокристаллы титаната стронция.