تُعتبر مكونات الحالة الصلبة بمثابة "محركات ومفاتيح" دائرة الميكروويف. وهي مصنوعة من مواد أشباه الموصلات، وتُعد أجهزة فعالة يمكنها تضخيم إشارات الميكروويف أو تبديلها أو حتى توليدها، مما يضيف قوة ووظائف إلى النظام.

3.1 ترانزستورات الميكروويف: مكبرات ومفاتيح الترددات العالية

لا تستطيع الترانزستورات القياسية العمل بترددات الميكروويف، لذا صُممت ترانزستورات سيليكونية خاصة من نوع npn لهذا الغرض. يتمثل دورها الأساسي في العمل كمضخمات. فعند تطبيق إشارة ميكروويف ضعيفة، يستخدم الترانزستور طاقة من مصدر تيار مستمر لإنتاج نسخة أقوى بكثير من تلك الإشارة عند مخرجه.

لكي تعمل هذه الترانزستورات بكفاءة عند الترددات العالية، يتم تصنيعها بتصميمات فيزيائية محددة، أو "أشكال هندسية سطحية". الأنواع الرئيسية الثلاثة هي:

• متشابكة الأصابع (مناسب لتطبيقات الإشارات الصغيرة)
• غطاء
• مصفوفة

في حين أن البنية المتداخلة مثالية للإشارات الصغيرة، فإن هندسة التراكب والمصفوفة تستخدم عادة لتطبيقات الطاقة العالية في نطاقات UHF وVHF.

3.2 الثنائيات المتخصصة: الأدوات المتعددة

بالإضافة إلى الترانزستورات، تؤدي العديد من الثنائيات المتخصصة وظائف فريدة وحاسمة في دوائر الميكروويف.

3.2.1 ثنائيات غان: توليد الإشارة

تُعدّ ثنائيات غان أجهزة شبه موصلة تُنتج تذبذبات ميكروية عند تطبيق جهد كهربائي محدد عليها. وهي تعمل بناءً على مبدأ يُسمى "تأثير نقل الإلكترون" في زرنيخيد الغاليوم من النوع السالب (GaAs).

• تشبيه: يعمل صمام غان الثنائي كصفارة خاصة صامتة حتى يتم النفخ فيها بضغط (فولتية) معينة. بمجرد تجاوز هذا الحد، يبدأ في إنتاج نغمة مستقرة عالية التردد (تذبذب الميكروويف).

بسبب قدرتها على توليد الإشارات، تُستخدم ثنائيات غان في تطبيقات مثل:

• أجهزة إرسال الرادار
• مذبذبات الطاقة

3.2.2 ثنائيات فاراكتور: ضبط الدائرة

الصمام الثنائي ذو السعة المتغيرة هو جهاز شبه موصل تتغير سعته الداخلية بناءً على جهد الانحياز العكسي المطبق عليه. وهذا ما يجعله "سعة متغيرة بالجهد".

• تشبيه: يُشبه الصمام الثنائي المتغير السعة زنبركًا قابلًا للضبط في الدائرة الإلكترونية. بتغيير الجهد، يمكنك تغيير "صلابة" (سعة) الزنبرك إلكترونيًا، مما يؤدي بدوره إلى ضبط تردد الرنين للدائرة.

تُتيح هذه القدرة الفريدة على الضبط استخدام ثنائيات فاراكتور في:

• تحويل التردد (تغيير الإشارة إلى تردد أعلى)
• تعديل إشارات الميكروويف

على الرغم من أن الأجهزة ذات الحالة الصلبة صغيرة الحجم وفعالة، إلا أن بعض التطبيقات تتطلب مستويات طاقة لا يمكنها الوصول إليها، وهنا يأتي دور أنابيب التفريغ عالية الطاقة.