Komponenty półprzewodnikowe to „silniki i przełączniki” obwodu mikrofalowego. Zbudowane z materiałów półprzewodnikowych, są urządzeniami aktywnymi, które mogą wzmacniać, przełączać, a nawet generować sygnały mikrofalowe, zwiększając moc i funkcjonalność systemu.

3.1 Tranzystory mikrofalowe: wzmacniacze i przełączniki wysokiej częstotliwości

Standardowe tranzystory nie mogą pracować w częstotliwościach mikrofalowych, dlatego do tego celu zaprojektowano specjalne krzemowe tranzystory NPN . Ich główną rolą jest działanie jako wzmacniacze. Po przyłożeniu słabego sygnału mikrofalowego, tranzystor wykorzystuje zasilanie ze źródła prądu stałego, aby wytworzyć znacznie silniejszą wersję tego sygnału na wyjściu.

Aby tranzystory te mogły efektywnie pracować w wysokich częstotliwościach, budowane są z wykorzystaniem specyficznych układów fizycznych, czyli „geometrii powierzchni”. Wyróżnia się trzy główne typy:

• Przeplatane (nadaje się do zastosowań o małym sygnale)
• Overlay
• Matrix

Podczas gdy struktura przeplatana jest idealna dla słabych sygnałów, geometrie nakładkowe i macierzowe są zwykle używane w zastosowaniach wymagających większej mocy w pasmach UHF i VHF.

3.2 Diody specjalistyczne: narzędzia wielofunkcyjne

Oprócz tranzystorów w obwodach mikrofalowych występują także specjalistyczne diody, które pełnią wyjątkowe i istotne funkcje.

3.2.1 Diody Gunna: Tworzenie sygnału

Diody Gunna to urządzenia półprzewodnikowe, które generują oscylacje mikrofalowe po przyłożeniu do nich określonego napięcia. Działają one w oparciu o zasadę zwaną „efektem przeniesienia elektronu” w arsenku galu typu n (GaAs).

• Analogia: Dioda Gunna działa jak specjalny gwizdek, który jest cichy, dopóki nie przekroczy się określonego ciśnienia (napięcia). Po przekroczeniu tego progu zaczyna emitować stabilny dźwięk o wysokiej częstotliwości (drgania mikrofalowe).

Ze względu na zdolność do generowania sygnałów diody Gunna wykorzystywane są w takich zastosowaniach jak:

• Nadajniki radarowe
• Oscylatory mocy

3.2.2 Diody waraktorowe: strojenie obwodu

Dioda waraktorowa to element półprzewodnikowy, którego pojemność wewnętrzna zmienia się w zależności od przyłożonego do niego napięcia polaryzacji zaporowej. To sprawia, że ​​jest to „pojemność zmienna pod wpływem napięcia”.

• Analogia: Dioda waraktorowa działa jak regulowana sprężyna w obwodzie elektronicznym. Zmieniając napięcie, można elektronicznie zmieniać „sztywność” (pojemność) sprężyny, co z kolei reguluje częstotliwość rezonansową obwodu.

Ta wyjątkowa funkcja dostrajania sprawia, że ​​diody waraktorowe są przydatne w następujących zastosowaniach:

• Konwersja w górę (zmiana sygnału na wyższą częstotliwość)
• Modulacja sygnałów mikrofalowych

Choć urządzenia półprzewodnikowe są kompaktowe i wydajne, niektóre zastosowania wymagają mocy, której urządzenia te nie są w stanie osiągnąć. W takich sytuacjach z pomocą przychodzą lampy próżniowe dużej mocy.