Hispanopedia Wiki
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, tiene una relación corriente-voltaje antisimétrica y una relación capacitancia-voltaje simétrica, como se muestra en el gráfico de la derecha. El dispositivo fue inventado por Erik Kollberg junto con Anders Rydberg en 1989 [ 1 ] en la Universidad Tecnológica de Chalmers .
La figura insertada muestra el símbolo del esquema del circuito HBV. A partir del símbolo, se puede concluir que el HBV consta de dos diodos rectificadores conectados en serie inversa, uno detrás del otro (como diodos Schottky, por ejemplo). El espacio en el centro 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 crea una barrera para los portadores que intentan viajar a través de las capas (A)-(B)-(A). Las capas (A) suelen estar dopadas con tipo 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 similares a las de un condensador de placas paralelas con una distancia entre placas d que depende del voltaje.
La principal aplicación del diodo HBV es generar señales de frecuencia extremadamente alta a partir de señales de entrada de frecuencia más baja. Este tipo de multiplicación de frecuencia se demuestra como multiplicadores triples (multiplicación 3×) de 100 GHz [ 2 ] a 282 GHz [ 3 ] y hasta 450 GHz [ 4 ] , y también como multiplicadores quintuplicados (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 HBV con una señal de baja frecuencia f 1 , se generarán armónicos superiores f 3 =3f 1 (triplicador), f 5 =5f 1 (quintuplicador), etc. Solo se generan armónicos impares, ya que los armónicos pares se cancelan debido a la naturaleza simétrica de la no linealidad. Además, gracias a esta simetría inherente del dispositivo, puede operar sin polarización de CC. Esto representa una ventaja en comparación con el diodo Schottky , que requiere polarización.
Las señales generadas en estas frecuencias (100 GHz – 3 THz) tienen aplicaciones en diversas áreas como la radioastronomía , la obtención de imágenes de seguridad, la obtención de imágenes biológicas y médicas y las comunicaciones inalámbricas de alta velocidad.
Referencias
- ↑ "Diodos varactores de barrera cuántica para multiplicadores de ondas milimétricas de alta eficiencia", Kollberg et al., Electron. Lett., vol. 25, n.º 25, págs. 1696–8, diciembre de 1989.
- ↑ "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 basado en HBV de 282 GHz con una 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 basado en GaAs de alto rendimiento a 450 GHz" Saglam et al., IEEE Electron Device Letters, vol. 24, número 3, págs. 138-140, 2003
- ↑ "Un quintuplicador de frecuencia HBV de 175 GHz con una potencia de salida de 60 mW", Bryllert et al., IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 22, número 2, págs. 76-78, 2012
- Diodos