Techniklexikon

Höchstfrequenz-Halbleiterbauelement

Mikrowellenhalbleiterbauelemente. Halb leiterbauelemente für die Anwendungen in der Mikrowellentechnik. H. haben im letzten Jahrzehnt weitgehend die klassischen Mikrowellenröhren ersetzt, die nur noch dort eingesetzt werden, wo höhere Leistungen erforderlich sind. Das gegenwärtige H. spektrum umfaßt eine ganze Reihe verschiedenartiger Bauelemente, die hauptsächlich auf den Halbleiterwerkstoffen Silicium, Indiumphosphid und Gal-liumarsenid basieren, wobei das GaAs die größte Anwendungsbreite aufweist. Während bei Mikrowellentransistoren (GaAs-FET; Transistor, bipolarer) und Schottky-Dioden die erforderlichen ho hen oberen Grenzfrequenzen durch besondere Strukturen oder Herstellungsverfahren erzielt werden, nutzt man bei den sog. Laufzeitdioden (IMPATT-Dioden und » TRAPATT-Dioden) Elektronenlaufzeitef-fekte bewußt aus. Gunn-Elemente beruhen demgegenüber auf Halbleitervolumeneffekten. H. werden überwiegend in diskret aufgebauten bzw. mittels Hybrid-Technik realisierten Baugruppen angewendet (MIC). Mikrowellen-IS weisen dabei die bekannten Vorteile der IS auf, wie geringes Gewicht und Volumen, höhere Zuverlässigkeit und reduzierte Kosten der Baugruppen. Die verschiedenen H. haben spezifische Hauptanwendungen, die sich nach den jeweils geforderten Baugruppenparametern und nach dem Frequenzbereich richten: GaAs-FET werden für rauscharme Breitband- und Leistungsverstärker, Oszillatoren, MischerDemodulatoren, Sender und Empfänger verwendet, GaAs-Schottky-Dioden für Mischer und Detektoren, Gunn-Elemente und IMPATT-Dioden für Leistungsverstärker, Sender und Oszillatoren, Silicium-Bipo-lartransistoren für Leistungsverstärker bis etwa 6 GHz. Gegenwärtig werden mit diskreten H. obere Grenzfrequenzen von etwa 250 GHz erreicht, mit GaAs-Schottky-Dioden für Mischer sogar 1000 GHz. Monolithisch integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC) basieren ausschließlich auf GaAs-FET und -Schottky-Dioden und repräsentieren die jüngste Entwicklungsrichtung bei H.