Planar asymmetric dual diode for millimetre wave detection and power measurement

Abstract

The design of a simple cost-effective planar semiconductor microwave diode is proposed. The operation is based on hot carrier phenomena and rectification of microwave currents flowing through the structure composed of two diodes connected in series and having different active region areas. A simplified technological process and the use of simplex semiconductor material result in the reduction of both the time and the cost of fabrication of a dual microwave diode. By choosing an appropriate GaAs substrate, two types of microwave diodes were produced simultaneously: one almost demonstrating the ohmic behaviour and the other two having the asymmetrical Schottky-like I–V characteristic. The Schottky-like planar diodes exhibited a higher responsivity to millimetre range microwave radiation and a faster response to pulsed (down to a nanosecond scale) excitation, but the ohmic ones demonstrated better noise properties.

Straipsnyje pateikiama paprasta rentabili planarinio mikrobangų diodo konstrukcija. Diodo veikimo principas pagrįstas karštųjų krūvininkų reiškiniu ir mikrobangų srovių, tekančių per darinį, kuris susideda iš vienas prieš kitą nuosekliai sujungtų diodų, turinčių skirtingus aktyviųjų sričių plotus, lyginimu. Supaprastintas diodų gamybos technologinis maršrutas ir paprasta puslaidininkinė medžiaga (vienalyčiai legiruoto puslaidininkio plokštelės) leidžia sumažinti tokio mikrobangų diodo gamybos kaštus. Parenkant atitinkamą GaAs padėklą, vienu metu buvo pagaminti dviejų rūšių mikrobangų diodai: vieni, pasižymintys ominėmis savybėmis, ir kiti du, kurių voltamperinė charakteristika yra netiesinė ir asimetrinė, panaši į Šotkio diodo. Neominiai diodai pasižymėjo didesniu voltvatiniu jautriu ir spartesniu atsaku impulsiniam, nanosekundžių skalės, mikrobangų sužadinimui, o ominiai diodai – mažesniais elektroniniais triukšmais ir tiesinėmis voltvatinėmis charakteristikomis, todėl juos galima panaudoti mikrobangų galiai matuoti.