Hohlleiter - Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik

2.2 HF - Mesgeräte
2.2.1 Detektor - Dioden
Abbildung 2.4: Schaltbild eines Mikrowellendetektors
Zur Detektion von Mikrowellensignalen eignen sich am einfachsten Gleichrichterdioden. Die
gebräuchlichsten Gleichrichterdioden sind Punktkontakt - Dioden und Schottky - Dioden. In
Punktkontaktdioden ist eine feine Metallspitze auf einen Halbleiter aufgesetzt. Die Grenzfläche
zwischen Metallspitze und Halbleiter bildet einen sperrschichtbehafteten Metall-Halbleiterübergang
(Schottky-Übergang). Im Unterschied zu gewöhnlichen pn-Dioden arbeiten diese Dioden
extrem verzögerungsfrei und werden zum Nachweis von Mikrowellen bis etwa 300 GHz eingesetzt.
In der Regel werden heute Schottky-Dioden mit aufgedampften feinen Metallflecken als
Schottky - Übergang eingesetzt, da sie stabiler und sicherer im Betrieb sind. Bild 2.4 zeigt das
Schaltbild eines Mikrowellendetektors. Die Induktivität L verhindert, dass sich auf der HF-Seite
eine Gleichspannung aufbauen kann. Der Kondensator C stellt sicher, dass die Ausgangsspannung
ua frei von Hochfrequenzanteilen ist. Die Ausgangsspannung ist für kleine Aussteuerungen
dem Quadrat der Spannung und damit der Mikrowellenleistung proportional. Die Kennlinie
der verwendeten Detektordioden ist in Anhang A dargestellt. Für Messungen ist nur der in der
logarithmischen Darstellung lineare Bereich verwendbar. Dies ist beim Einsatz der Detektordioden
unbedingt zu beachten. Bei einigen Versuchen muss deshalb am Dämpfungsglied eine
entsprechende Dämpfung eingestellt werden! Im Versuchsaufbau wird ein koaxial aufgebauter
Kristalldetektor (Hewlett Packard 423) verwendet.
[Zusatzinformation:]
Für die Diodenkennlinie ist bekanntlich
i = I S · (e u a−ûcosωt
ut − 1) . (2.1)
Dabei ist I S der Sperrstrom der Diode und uT die Temperaturspannung (etwa 26mV bei Raumtemperatur
). Im eingeschwungenen Zustand muss gelten
∫ 2π
0
i(ωt)dωt = 0 . (2.2)
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