El varactor de barrera de heteroestructura ( HBV ) es un dispositivo semiconductor que muestra una capacitancia variable con polarización de voltaje, similar a un diodo varactor . A diferencia de un diodo, que tiene un anti-simétrica actual relación de tensión y una relación simétrica capacitancia-voltaje, como se muestra en la gráfica de la derecha. El dispositivo fue inventado por Erik Kollberg junto con Anders Rydberg en 1989 [1] en la Universidad Tecnológica de Chalmers .
El recuadro de la figura muestra el símbolo esquemático del circuito del HBV. A partir del símbolo, se puede concluir que el HBV consta de dos diodos rectificadores conectados en serie (como los diodos Schottkypor ejemplo). El espacio en el medio del símbolo del diodo representa la capacitancia inherente del dispositivo. Las características eléctricas del HBV se obtienen separando dos capas de un material semiconductor (A) con una capa de otro material semiconductor (B). La banda prohibida del material (B) debe ser mayor que la del material (A). Esto da como resultado una barrera para los transportistas que intentan atravesar las capas (A) - (B) - (A). Las capas (A) suelen estar dopadas con n, lo que significa que los electrones son los portadores mayoritarios de este dispositivo. A diferentes voltajes de polarización, los portadores se redistribuyen y la distancia entre los portadores a cada lado de la barrera (B) es diferente. Como consecuencia, el HBV tiene propiedades eléctricas que se asemejan al condensador de placa paralela con una distancia de placa dependiente del voltaje d.
La aplicación principal del diodo HBV es generar señales de frecuencia extremadamente alta a partir de una entrada de frecuencia más baja. Este tipo de multiplicación de frecuencias se demuestra como triplicadores (multiplicación 3 ×) a 100 GHz [2] a 282 GHz [3] y hasta 450 GHz, [4] y también como quintuplicadores (multiplicación 5 ×) a 175 GHz. [5]
La multiplicación de frecuencia es posible gracias a la dependencia de voltaje altamente no lineal de la capacitancia C (V). Al alimentar el VHB se generará una señal de baja frecuencia f 1 , armónicos más altos f 3 = 3f 1 (triplicador), f 5 = 5f 1 (quíntuple), .... Solo se generan armónicos impares, ya que los armónicos pares se cancelan debido a la naturaleza simétrica de la no linealidad. Además, utilizando esta simetría inherente del dispositivo, puede funcionar sin polarización de CC. Esta es una ventaja en comparación con el diodo Schottky que debe polarizarse.
Las señales generadas en estas frecuencias (100 GHz - 3 THz) tienen aplicaciones en diversas áreas como radioastronomía , imágenes de seguridad, imágenes biológicas y médicas y comunicaciones inalámbricas de alta velocidad.
Referencias [ editar ]
- ^ "Diodos de varactor de barrera cuántica para multiplicadores de ondas milimétricas de alta eficiencia", Kollberg et. al, Electron. Lett., Vol. 25, no. 25, págs. 1696–8, diciembre de 1989.
- ^ "Un triplicador de frecuencia de varactor de barrera de heteroestructura de 0,2 W a 113 GHz", Vukusic et. al, IEEE Electron Device Letters, vol. 28, número 5, págs.340-342, 2007
- ^ "Triplicador monolítico de 282 GHz basado en HBV con potencia de salida de 31 mW", Vukusic et. al, IEEE Electron Device Letters, vol. 33, número 6, págs. 800-802, 2012
- ^ "Triplicador de varactor de barrera de heteroestructura de alto rendimiento a 450 GHz basado en GaAs" Saglam et. al, IEEE Electron Device Letters, vol. 24, número 3, págs.138-140, 2003
- ^ "Un quíntuple de frecuencia HBV de 175 GHz con potencia de salida de 60 mW", Bryllert et. al, Cartas de componentes inalámbricos y de microondas de IEEE, vol. 22, número 2, págs.76-78, 2012
