微波频率下使用的机械继电器

用于音频的数字信号处理器

E2 · 发布于 2026年9月28日 · 由 The Ham Desk 编辑部撰写

半导体器件：选哪一个，以及为什么选它

最高级的器件题考的是选择。给定一项任务——切换这条射频通路、调谐这个振荡器、放大这个微弱信号——一小撮半导体类型各有其特定的解法，而考试要问的正是其中的理由。

频段 70 cm
建议用时 18
难度核心
题 10

上机前速览

两族晶体管

双极型晶体管是电流控制器件：较小的基极电流允许大得多的集电极电流流过，其跨导高，因此成为低噪声射频放大器以及数百兆赫以下功率级的经典选择。它的输入阻抗低，并且随着频率升高、结电容开始主导，性能会下降。

场效应晶体管是电压控制器件：栅极电压控制源极与漏极之间的电流；由于栅极是反偏结或绝缘层，其输入阻抗非常高。MOSFET 是 HF 与 VHF 功率功放的主力，因为偏置容易、对失配容忍度高，且有能耗散数百瓦的型号。它的缺点是栅极电容限制了最高频率上的增益，并且容易因静电和过高栅压而损坏。

砷化镓与氮化镓器件把这一点推得更远。GaAs FET 与 MMIC（单片微波集成电路，即把完整放大器做在单一芯片上）是 1 GHz 以上的标准做法；GaN 器件单位芯片面积能承受的功率远高于硅，因此在高功率微波与脉冲应用中取代了硅器件。

不做整流的二极管

有若干种二极管从事的工作与交流变直流毫无关系。变容二极管工作在反偏状态，其耗尽层相当于一个电压控制电容；合成式收发信机的 VCO 正是这样调谐的，锁相环也正是这样锁到基准上的。PIN 二极管在 p 区与 n 区之间有一层本征层，在射频下表现为电流控制的电阻：无偏置时近乎开路，加正向电流时为几欧姆——这使它非常适合射频开关、衰减器以及收发信机中的收发切换。

齐纳二极管被设计成在精确的反向电压下击穿，用作电压基准或简易稳压器；只要限制电流，这种雪崩击穿是可逆的、不具破坏性。隧道二极管利用负阻在微波频率上放大与振荡，阶跃恢复二极管则产生倍频器与梳状发生器所需的尖锐脉冲。

模拟与数字积木

运算放大器是具有极高输入阻抗的高增益差分放大器，其行为几乎完全由围绕它的反馈网络决定——增益、带宽、输入与输出阻抗都源自你所连接的电阻与电容。这就是同一种运放既能当音频前置放大器、又能当有源滤波器，或作为低频射频放大器的原因。

数字逻辑族各有取舍。TTL 速度快，每个门消耗相对恒定的电流；CMOS 静态时几乎不耗电、只在翻转期间取用电流，因此适合电池设备，但也因此容易受静电损坏，并且要求未使用的输入端接到确定电平。在几百兆赫以上，同样的功能由砷化镓或用可编程逻辑器件实现。

所有这类器件都有最高结温，而这一限值——加上结到壳、壳到散热器的热阻——决定了某只器件能承受多少功率。散热良好的器件比同一只器件裸露在自由空气中能耗散得多得多，因此功放设计既关乎电路，也同样是热工程。

必须能说出定义的术语
术语	考官想听到的表述
变容二极管	反偏下电容随所加电压变化的二极管，用于调谐。
PIN 二极管	带本征层的二极管，在射频下作为电流控制电阻，用于开关与衰减。
MOSFET	电压控制的场效应晶体管，常见于 HF 与 VHF 功放。
MMIC	单片微波集成电路：在单一芯片上制成的完整放大器。
CMOS	互补金属氧化物半导体逻辑，仅在翻转时取用电流。

题目区 10 题

E1B01 记忆

双极型晶体管与场效应晶体管最本质的区别是什么？

E1B02 核心

在 HF 功放中，MOSFET 相对双极型晶体管有什么优势？

E1B03 核心

变容二极管用于什么？

E1B04 核心

PIN 二极管为什么适合用作射频开关？

E1B05 核心

齐纳二极管通常用于什么？

E1B06 核心

以运算放大器构成的电路，其增益与带宽由什么决定？

E1B07 拔高

为什么 CMOS 逻辑在不翻转时耗电极少？

E1B08 核心

MMIC 是什么？

E1B09 拔高

什么限制了晶体管可耗散的功率？

E1B10 拔高

隧道二极管用于什么？

解析速查表

十道题的解析都在这一栏。在左边点选一个选项，对应的解析卡片会自动高亮。

E1B01 解析 1

答案 D — 双极型由基极电流控制，FET 由栅极电压控制

电流控制与电压控制是根本区别，随之产生一系列实际差异：FET 极高的输入阻抗、双极型更高的跨导，以及两者各自不同的偏置与保护要求。

条款基础知识：晶体管

E1B02 解析 2

答案 C — 其高输入阻抗使偏置更简单，并且对失配的容忍度更好

由于栅极本质上是一个电容，器件几乎不取用推动电流，这既简化了偏置网络，也使放大器对推动电平变化的敏感度降低。MOSFET 仍然发热、仍然需要散热——热限制并未消失。

条款基础知识：射频功率器件

E1B03 解析 3

答案 B — 提供随所加电压变化的电容，用于振荡器与滤波器调谐

在反偏状态下，变容二极管的耗尽层随电压升高而加宽、电容随之下降。通过电阻把控制电压加到变容管上即可调谐谐振电路，这是一切压控振荡器与锁相环的基础。

条款基础知识：变容管调谐

E1B04 解析 4

答案 A — 无偏置时近乎开路，加正向电流时只有几欧姆

本征层使二极管的射频电阻直接由正向偏置电流决定，而几乎与射频信号本身无关，因此它能以极低失真完成开关或衰减。这就是 PIN 二极管出现在天线切换、步进衰减器与收发切换电路中的原因。

条款基础知识：PIN 二极管

E1B05 解析 5

答案 D — 提供稳定的基准电压或简易稳压

齐纳二极管被设计成在精确的反向电压下击穿并能承受该状态，前提是串接电阻把电流限制住。因此它可用作基准、钳位，以及保护不允许超过某设定电压的电路。

条款基础知识：齐纳二极管

E1B06 解析 6

答案 C — 围绕运放连接的反馈网络

运放的开环增益极大，因此一旦施加反馈，闭环行为几乎完全由外部元件决定。正因如此，同一种器件只靠外围连接方式就能当放大器、滤波器、积分器或比较器使用。

条款基础知识：运算放大器

E1B07 解析 7

答案 B — 其互补晶体管对意味着一只器件始终截止，因此两种状态下几乎都没有电流

在 CMOS 门中，上拉与下拉器件永远不会同时导通，因此静态下只有漏电流。只有在门翻转过程中才取用电流，这使 CMOS 适合电池供电设备——同时也使输入端对静电与悬空电平敏感。

条款基础知识：逻辑族

E1B08 解析 8

答案 A — 单片微波集成电路：在单一半导体芯片上制造的完整电路

MMIC 把完整的放大器、混频器或开关做在一颗砷化镓或硅锗晶片上，从而消除键合线与分立元件的寄生电感。这正是现代微波设备与手工搭建的等效电路相比体积小、一致性好、成本低的原因。

条款基础知识：微波集成电路

E1B09 解析 9

答案 D — 最高结温，结合到散热器的热阻

结温必须保持在其额定上限之下，而温升等于耗散功率乘以结到环境的热阻。改善散热器可降低该热阻，因此同一只器件拧在大散热器上能比在自由空气中推得更狠。

条款基础知识：热设计

E1B10 解析 10

答案 D — 利用其负阻区在微波频率上放大与振荡

隧道二极管的伏安特性存在一段电压上升而电流下降的区域——负阻——可用来抵消电路损耗或维持振荡。它速度快、噪声低，但功率很小，因此只限于专门的微波与检波应用。

条款基础知识：负阻器件

本单元使用方法

先遮住解析速查表，一次性做完十题；做完再逐条读解析，答对的也要读。真实考试的措辞与此不同，要记的是推理过程，而不是答案字母。