DE1616354B1 - Halterung fuer eine Halbleitereinrichtung in einem Hohlleiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Halterang für eine men kann, welche das übliche keramische Gehäuse Halbleitereinrichtung in einem leitend begrenzten 12, einen verhältnismäßig großen leitenden unteren Hohlleiter, mit einer leitenden Trennwand, die sich Anschluß 13 und einen kleinen leitenden oberen Anüber den Hohlleiterquerschnitt erstreckt und mit einer Schluß 14 aufweist, wobei die spezielle Form der Öffnung versehen ist, in welcher dieHalbleitereinrich- 5 Diode im übrigen unwesentlich ist. Die Diode 11 ist rung angeordnet ist. innerhalb einer Öffnung 15-16 einer Platte 17 ange-

Beispiele für auf diese Weise gehalterte Halbleiter- ordnet, die ihrerseits eine Trennwand im Leiter 10 einrichtungen sind gleichrichtende Dioden, Varaktor- bildet. Wie dargestellt, ist die Platte 17 größer als der Dioden, Schottky-Dioden, PIN-Dioden u. dgl., die in Leiter 10, sie ist für eine leitende Befestigung zwi-Detektoren, parametrischen Verstärkern und Modu- io sehen den aneinander stoßenden Enden zweier Hohllatoren verwendet werden. leiterabschnitte ausgelegt; doch kann die Trennwand

Üblicherweise werden, die Halbleitereinrichtungen alternativ auch so ausgebildet sein, daß sie in den in Hohlleitern reduzierter Bauhöhe montiert. Anderer- Querschnitt eines durchgehenden Hohlleiters eingeseits muß der Hohlleiter-Eingangs-und Ausgangsteile paßt wird, und zwar entweder leitend mit diesem aufweisen, die Hohlleiter mit voller Höhe sind, so 15 verbunden oder mit Hilfe eines kleinen dielektrischen daß Übergangsstücke, die abgestuft oder abgeschrägt Spalts gänzlich gegen ihn isoliert. Die Dicke der ausgeführt sein können, erforderlich sind. Solche Trennwand 17, gemessen in Hohlleiterrichtung, hängt Übergangsstücke ergeben zusätzlichen Aufwand, zu- vom jeweiligen Gehäuse der Diode 11 ab. Bei der sätzliche Größe und unerwünschte elektrische Eigen- dargestellten Ausführungsform ist die Dicke der scharten. Die bekannte Alternative zu einem Hohl- 20 Trennwand 17 vorzugsweise an den Durchmesser des leiter reduzierter Höhe ist, eine Halterang der ein- unteren Anschlusses 13 angepaßt, wobei dieser Anleitend beschriebenen Art innerhalb des Hohlleiters schluß dann in die untere Kante der Öffnung 15-16 vorzusehen, aber diese großen Halterungen werden an einer Stelle eingelassen werden kann, die gegen auf Grund der mit ihnen verknüpften parasitären die Mittelachse des Hohlleiters 10 versetzt ist. Die Elemente ungewollte Eigenschaften des Ganzen er- 25 Diode 11 wird mit dem gewünschten hochfrequenten zeugen. Modulationssignal und der erforderlichen Gleich-

So ist beispielsweise aus IEEE Transactions on spannung über ein Tiefpaß-Koaxialfilter 20 versorgt, Microwave Theory and Techniques, November 1966, das in eine in der Trennwand 17 verlaufende Bohrung S. 553 bis 559, eine Anordnung bekannt, bei der ein is eingebaut ist. Das Koaxialfilter, das als Hoch-Hohlleiter reduzierter Bauhöhe (ein Hohlleiter mit _3O frequenzdrossel für die Mikrowellenfrequenz wirkt, einem dammförmigen Einbau) vorgesehen ist, was _wei_st _emen Mittelleiter 19 auf, der den oberen Anaiso die üblichen Wandler an den Anschlußstellen zu schluß 14 kontaktiert, ferner einen Außenleiter, der den Hohlleitern volleFBäuhöhe erfordert. Hierbei ist " _aus der Wand der Bohrung 18 besteht oder wenigauch daran gedacht worden, daß die Diode in einen _st_ens mit dieser gekoppelt ist, und schließlich im Eingangs- oder Ausgangsteil angeordnet werden kann, ₃₅ Abstand angeordnete leitende Verbreiterungen, welche doch würde dieses — wie oben erwähnt — zu unge- die gewünschten Reaktanzen einführen. Die bis wollten Eigenschaften führen. hierher beschriebene Anordnung ist in zahlreichen

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Halterung Variationen bekannt, sie erfordert daher keine weitere für eine Halbleitereinrichtung der einleitend beschrie- Erläuterung.

benen Art dahingehend zu verbessern, daß die durch ₄₀ Di_e öffnung 15-16 kann als aus zwei miteinander sie eingeführte parazitären Elemente kompensiert _m Verbindung stehender Teilöffnungen 15 und 16 sind, mithin eine sehr einfache Halterung verfüg- bestehend betrachtet werden, die sich nahe der Mitte bar ist. ' . des Hohlleiters 10 vereinigen, um eine zusammen-

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gesetzte Blende in der Trennwand 17 zu bilden. Die dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in der ₄₅ Teilöffnungen 15 und 16 haben in der Ε-Ebene verTrennwand durch wenigstens zwei.ungleiche und mit- schiedene Abmessungen, gemessen parallel zur einander zusammenhängende Teilöffnungen gebildet, schmalen Seitenwand des Rechteckhohlleiters 10. die Halbleitereinrichtung in einer der Teilöffnungen Ferner haben sie individuelle Formen, die rechteckig, angeordnet und die andere Teilöffnung für Resonanz _ovaj _oder rechteckig mit abgerundeten Ecken sein mit der einen Teilöffnung und der Halbleitereinrich- _5Q können. Es können auch kompliziertere Formen betung bemessen ist. _ nutzt werden, doch führen diese zu übermäßiger

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- Komplizierung der Konstruktionsberechnungen,
ansprüchen gekennzeichnet. Bezüglich der bekannten mathematischen Formeln,

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeich- welche die Bemessung von Hohlleiterblenden bestimnung im einzelnen erläutert; es zeigt 55 men, sei auf die einschlägigen Mikrowellenhand-

FIg. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer bücher verwiesen. Es ist jedoch notwendig, darauf erfindungsgemäßen Diodenhalterung, hinzuweisen, daß allgemein die induktive Reaktanz

Fig. 2 die angenäherte Ersatzschaltung der An- _emer Blende in einem Rechteckhohlleiter von der Ordnung der F ig. 1 und _ Größe der Leiterquerschnittsverengung in der H-Ebene

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer 60 (parallel zur Breitseitenwand) abhängt, während die erfindungsgemäßen Halterung für zwei Dioden. kapazitive Reaktanz der Blende von der Größe der

In Fig. 1 ist der Hohlleiter 10, der nur durch die Verengung in der Ε-Ebene (parallel zur Schmal-Umrißlinie seiner Innenwand dargestellt ist, ein lei- seitenwand) abhängt. Eine in Resonanz befindliche tenderRechteckhohlleiterüblicherlrmenabmessungen. Blende ist eine solche, bei der die kapazitive Reab-Mit ihm soll eine übliche Halbleitereinrichtung, die 65 tanz gleich der induktiven Reaktanz ist. Bekannte durch die dargestellte Diode 11 repräsentiert ist, ge- Gleichungen definieren die Mehrfachverhältnisse der koppelt werden. Die zu beschreibende Halterang soll Abmessungen einer Blende von gegebener Form in so aufgebaut sein, daß sie eine Stapeldiode aufneh- der Ε-Ebene zu den Abmessungen in der H-Ebene

zur Erzeugung der Resonanz. Wenn das Verhältnis größer als das die Resonanz definierende Verhältnis ist, hat die Blende insgesamt eine induktive Reaktanz, während bei einem Verhältnis, das kleiner als das die Resonanz definierende Verhältnis ist, die Blende insgesamt eine kapazitive Resonanz aufweist. Schließlich hängt der Gütefaktor Q einer Blende und damit deren Bandbreite vom Verhältnis der Induktivität zum ohmschen Widerstand ab. Je größer daher die Abmessung der Blende in der Ε-Ebene ist, um so geringer ist ihr Gütefaktor β und um so breitbandiger ist sie.

Mit Rücksicht hierauf sei bemerkt, daß die Diode 11 innerhalb der Teilöffnung 15 angeordnet ist, deren Abmessung in der Ε-Ebene im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem oberen und unteren leitenden Diodenanschluß 13 und 14 ist. Wenn die Anordnung in dieser Weise auf die Abmessungen einer gegebenen Diode zugeschnitten ist, sind alle parasitären Einflüsse, die mit den Zuführungsanschlüssen und den leitenden Teilen verbunden sind und die sich aus dem Diodengehäuse ergeben, aus dem Mikrowellenfrequenzkreis beseitigt. Die Abmessung der Teilöffnung 15 in der Ε-Ebene ist insoweit vorbestimmt.

Wenn man die Teilöffnungen 15 und 16 so behandelt, als ob sie getrennte Blenden wären, ist die Abmessung der Teilöffnung 15 in der Η-Ebene groß im Vergleich zu derjenigen Abmessung, welche für die vorgegebene Abmessung in der Ε-Ebene Resonanz erzeugt, so daß die Teilöffnung 15 eine kapazitive Reaktanz hat. Üblicherweise ist die Reaktanz der Diode 11 ebenfalls kapazitiv, so daß die Kapazität der Teilöffnung 15 weiter vergrößert wird. Die Abmessungen der Teilöffnung 16 sind dann frei, so daß sie für eine resultierende induktive Reaktanz bemessen werden können, um auf die Kapazität der Teilöffnung 15 abgestimmt werden zu können und die Resonanzfrequenz des Gesamtkreises aus den Teilöffnungen 15 und 16 und der Reaktanz der Diode 11 einzustellen. Die Abmessungen der Teilöffnung 16 bestimmen ferner den g-Wert des Kreises. Im einzelnen hat die Teilöffnung 16 eine größere Abmessung in der Ε-Ebene als die Teilöffnung 15, ferner hat sie ein Verhältnis von Abmessung in der Ε-Ebene zur Abmessung in der Η-Ebene, das groß im Vergleich zu dem die Resonanz bestimmenden Verhältnis ist. Die resultierende Reaktanz der Teilöffnung 16 ist dann induktiv, und je größer dieses Verhältnis ist, um so größer ist die Reaktanz, um so kleiner das Q und um so größer die Bandbreite. Eine in der Teilöffnung 16 angeordnete kapazitive Abstimmschraube 21 hat einen großen Effekt auf deren Gesamtreaktanz und erleichtert daher die Einstellung.

Die obigen wie auch weitere Beziehungen können leicht durch die in Fig. 2 dargestellte angenäherte Ersatzschaltung erläutert werden. Die Diode 11 ist für dieses Beispiel als PIN-Diode angenommen; sie ist daher in üblicher Weise durch die innerhalb des Kästchens 25 liegende Schaltelemente 25 dargestellt. Letztere bestehen aus einer durch einen veränderlichen ohmschen Widerstand überbrückte Kapazität in Reihe mit einer kleinen Induktivität. Die Gesamtreaktanz der Diode ist kapazitiv. Die Induktivität 26 stellt die veränderliche induktive Wirkung der Lage der Drossel 20 relativ zur Diode 11 auf den Kreis dar. Die Induktivität der Blende, die in erster Linie die Induktivität der Teilöffnung 16 ist, kann durch die gekoppelten Induktivitäten 27 dargestellt werden, deren Gegeninduktivität oder Überträgerwirkung von der Stärke des Feldes E in der Ebene der Diode 11 abhängt. Schließlich ist die Kapazität der Blende, die in erster Linie die Kapazität der Teilöffnung 15 ist, durch die Kapazität 28 dargestellt. Die Kapazität der Schraube 21 ist durch die Kapazität 29 parallel zur Kapazität 28 dargestellt. Es ist offensichtlich, daß der entstehende Kreis in einem breiten Bereich durch die Kapazität 29 auf Resonanz abgestimmt werden kann und daß der ß-Wert dieses Kreises von der Induktivität 27 abhängt, die ihrerseits durch die Abmessung der Teilöffnung 16 in der Ε-Ebene bestimmt ist.

F i g. 3 zeigt eine Halterung für zwei Dioden, die alternativ für Parallel- oder Gegentaktdetektoren oder -modulatoren verwendet werden kann, die symmetrisch oder unsymmetrisch je nach den äußeren Anschlüssen sind. In F i g. 3 tragen Bauteile, die den Bauteilen der Fig. 1 entsprechen, entsprechende Bezugszahlen, während die Bauteile der zweiten Diode, die denjenigen der ersten Diode entsprechen, mit Strichen versehene Bezugszahlen erhalten haben. Man erkennt, daß die Änderung nur in der Tatsache besteht, daß die Trennwand 30 drei Teilöffnungen enthält, d. h. eine in der Mitte angeordnete Teilöffnung 16 mit einer großen Abmessung in der E-Ebene und zwei seitliche Teilöffnungen 15 und 15' mit verringerter Abmessung in der Ε-Ebene. Die Teilöffnungen 15 und 15' sind zusammen mit der Teilöffnung 16 in der gleichen Weise abgestimmt, wie es an Hand der F i g. 1 beschrieben wurde. Wenn auch nicht notwendig, so ist doch die Anordnung so getroffen, daß die gesamte kapazitive Reaktanz der Teilöffnung 15 der Fig. 1 zwischen den Teilöffnungen 15 und 15' aufgeteilt ist, indem das Verhältnis ihrer Abmessungen in der Ε-Ebene zu den Abmessungen in der Η-Ebene im Vergleich zu dem entsprechenden Verhältnis der Teilöffnung 15 der Fig. 1 etwas geändert ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Halterung für eine Halbleitereinrichtung in einem leitend begrenzten Hohlleiter, mit einer leitenden Trennwand, die sich über den Hohlleiterquerschnitt erstreckt und mit einer Öffnung versehen ist, in welcher die Halbleitereinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in der Trennwand (17) durch wenigstens zwei ungleich geformte miteinander in Verbindung stehende Teilöffnungen (15, 16) gebildet, die Halbleitereinrichtung (11) in einer (15) der Teilöffnungen angeordnet und die andere Teilöffnung (16) für Resonanz mit der einen Teilöffnung (15) und der Halbleitereinrichtung (11) bemessen ist.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilöffnungen (15,16) verschiedene Größe haben und daß die Halbleitereinrichtung (11) in der kleineren (15) der beiden Teilöffnungen angeordnet ist.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Abmessung in der Ε-Ebene zur Abmessung in der Η-Ebene für die eine (15) der Teilöffnungen kleiner' als dasjenige ist, welches in dieser Teilöffnung Resonanz erzeugt, und daß das Verhältnis der Abmessung in der Ε-Ebene zur

Abmessung in der Η-Ebene für die andere (16) der Teilöffnungen größer als dasjenige ist, welches in dieser Teilöffnung Resonanz erzeugt.

4. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine TeilöfiEnung (15) so bemessen ist, daß sie insgesamt eine kapazitive Reaktanz aufweist, und daß die andere Teilöffnung (16) so bemessen ist, daß sie insgesamt eine induktive Reaktanz aufweist.

5. Halterung nach Anspruch 4, gekennzeichnet

durch eine kapazitive Abstimmsonde (21) zur Verringerung der induktiven Gesamtreaktanz der anderen Teilöffnung (16).

6. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Teilöffnung (15'), die der einen Teilöffnung (15) gleicht, einen Teü der gesamten Öffnung bildet und mit der anderen Teiloffnung (16) in Verbindung steht, und daß eine zweite Halbleitereinrichtung (11') in der dritten Teiloffnung (15') angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen