Mikrowellen-Halbleiterbauelemente

Mikrowellen-Halbleiterbauelemente,

 

Halbleiterbauelemente (Dioden und Transistoren) für den Mikrowellenfrequenzbereich (zwischen 300 MHz und 100 GHz). Die M. haben wie in der konventionellen Niederfrequenzelektronik die Elektronenröhren weitgehend verdrängt, mit Ausnahme von Anwendungen mit hohen Ausgangsleistungen (über 100 Watt) und auf speziellen Gebieten wie im militärischen Bereich und in der Raumfahrt, wo an die thermische Stabilität, die Resistenz gegen Gammastrahlung und an die Überspannungsfestigkeit (EMP) erhöhte Anforderungen gestellt werden. Das bei hohen Frequenzen auftretende Hauptproblem, dass die Laufzeiten der Ladungsträger im steuernden Bauelement mit der Schwingungsperiode der Hochfrequenz vergleichbar werden, wurde einerseits durch Verkleinerung der Strukturen mithilfe verfeinerter litographischer Methoden, Epitaxie und Ionenimplantation bewältigt, andererseits wird dieser Effekt auch zur Schwingungsanregung ausgenutzt (Lawinenlaufzeitdiode, Gunn-Diode). Beträchtliche Fortschritte bei Frequenzen über 10 GHz bis in den Millimeterbereich (z. B. wesentlich erhöhte Ausgangsleistungen, höhere Verstärkungsfaktoren und Wirkungsgrade) bewirkt der Ersatz von Silicium als Halbleitergrundmaterial durch Galliumarsenid und Heterostrukturen. Wichtige M. sind auch Mikrowellentransistoren, Heterobipolartransistoren, Tunneldioden, BARITT-Dioden, Schottky-Dioden, Varaktoren und PIN-Dioden.