Les composants à semi-conducteurs sont les « moteurs et interrupteurs » d'un circuit micro-ondes. Fabriqués à partir de matériaux semi-conducteurs, ce sont des dispositifs actifs capables d'amplifier, de commuter, voire de générer des signaux micro-ondes, augmentant ainsi la puissance et les fonctionnalités du système.

3.1 Transistors micro-ondes : amplificateurs et commutateurs haute fréquence

Les transistors classiques ne fonctionnent pas aux fréquences micro-ondes ; c’est pourquoi des transistors NPN en silicium spécifiques sont conçus à cet effet. Leur rôle principal est d’amplifier le signal. Lorsqu’un signal micro-ondes faible est appliqué, le transistor utilise l’énergie d’une source de courant continu pour produire une version beaucoup plus puissante de ce signal à sa sortie.

Pour fonctionner efficacement à hautes fréquences, ces transistors sont construits selon des agencements physiques spécifiques, ou « géométries de surface ». Les trois principaux types sont :

• Interdigité (Convient aux applications à faible signal)
• Recouvrir
• Matrice

Alors que la structure interdigitée est idéale pour les faibles signaux, les géométries de superposition et de matrice sont généralement utilisées pour les applications de puissance plus élevée dans les bandes UHF et VHF.

3.2 Diodes spécialisées : les outils multifonctions

Outre les transistors, de nombreuses diodes spécialisées remplissent des fonctions uniques et essentielles dans les circuits micro-ondes.

3.2.1 Diodes Gunn : Création du signal

Les diodes Gunn sont des dispositifs semi-conducteurs qui produisent des oscillations micro-ondes lorsqu'une tension spécifique leur est appliquée. Leur fonctionnement repose sur un principe appelé « effet de transfert d'électrons » dans l'arséniure de gallium de type n (GaAs).

• Analogie: Une diode Gunn fonctionne comme un sifflet spécial qui reste silencieux jusqu'à ce qu'une certaine pression (tension) soit atteinte. Une fois ce seuil franchi, elle commence à produire un son stable à haute fréquence (oscillation micro-ondes).

Grâce à leur capacité à générer des signaux, les diodes Gunn sont utilisées dans des applications telles que :

• Émetteurs radar
• oscillateurs de puissance

3.2.2 Diodes varicap : Réglage du circuit

Une diode varicap est un composant semi-conducteur dont la capacité interne varie en fonction de la tension de polarisation inverse qui lui est appliquée. On parle alors de « capacité variable en fonction de la tension ».

• Analogie: Une diode varicap fonctionne comme un ressort ajustable dans un circuit électronique. En modifiant la tension, on peut modifier électroniquement la « rigidité » (capacité) du ressort, ce qui ajuste la fréquence de résonance du circuit.

Cette capacité de réglage unique rend les diodes varicap utiles pour :

• Conversion ascendante (transformation d'un signal en une fréquence plus élevée)
• Modulation des signaux micro-ondes

Bien que les dispositifs à semi-conducteurs soient compacts et efficaces, certaines applications nécessitent des niveaux de puissance qu'ils ne peuvent atteindre, et c'est là qu'interviennent les tubes à vide haute puissance.