简述耿氏二极管振荡器

振荡器是由有源器件（如晶体管，二极管或微波管）和用于确定频率的无源谐振元件组成，主要目的是通过各种方式生成具有特定频率的连续谐波输出，广泛用于移动电话、GPS导航系统、无线电和测试设备等领域。今天我们主要来了解一下耿氏二极管振荡器。

（一）结构

耿氏二极管振荡器的核心是耿式二极管，通常用半导体材料制成，这种材料能在传导带内部形成若干个彼此靠近的能量谷。

举例来说，第一代耿氏二极管就是用砷化镓、磷化铟和碲化镉（CdTe）制造的。从那以后，制造耿氏二极管的半导体材料越来越多，包括氮化镓（GaN）、硫化镉（CdS）、砷化铟（InAs）、锑化铟（InSb）和硒化锌（ZnSe），其中砷化镓、氮化镓和磷化铟是耿氏二极管最常用的半导体原材料。

机械调谐耿氏二极管波导振荡器，WR-28，中心频率 35GHz，输出功率 +15dBm，调谐范围 +/- 3GHz，UG-599/U带散热器

（二）砷化镓和磷化铟

多年来，最常见的耿氏二极管是砷化镓和磷化铟二极管，而太赫兹频率振荡器则越来越多地使用氮化镓耿氏二极管。因此，竞争主要存在于砷化镓耿氏二极管和磷化铟耿氏二极管之间。

两者的差异主要有以下几个方面：

1）输出功率及AM噪声

磷化铟耿氏二极管在毫米波频率上的功率输出通常较高，效率也更好一些。而且，在性能接近的情况下，磷化铟耿氏二极管的幅度调制（AM）噪音低于砷化镓耿氏二极管。

2）渐变间隙热电子注入技术

磷化铟耿氏二极管无法使用渐变间隙（graded-gap）热电子注入技术，所以磷化铟耿氏二极管的温度稳定性不如砷化镓耿氏二极管，而砷化镓可以应用此注入技术。砷化镓耿氏二极管一般运行于V波段。注入电子（或称热电子）比平衡态电子具有更高的能量。这种电子能量的提高极大地增加了热电子直接进入高能导带或负阻区域的可能性。一般情况下，二极管只有在足够高的接通偏压下才能发生振荡，从而使得其振荡频率取决于温度。这一问题可通过能够绕过低能区域的热注入法得到有效解决。

机械调谐耿氏二极管波导振荡器，WR-90，中心频率 9.375GHz，输出功率 +18.5dBm，调谐范围 +/- 0.25GHz，UG-39/U

3）应用领域

在较高的毫米波频率上，磷化铟耿氏二极管振荡器大量取代砷化镓耿氏二极管振荡器，而频率较低的设备仍然使用砷化镓二极管，主要出于成本原因。鉴于耿氏二极管振荡器的用途十分广泛，除了功率、频率、噪声以外，很多其它因素也被列入考虑范围，使得砷化镓的应用逐渐超过磷化铟，甚至高频段毫米波设备也是如此。