3.2.4 检波器工作原理
在低频率下使用的经典PN结二极管通常有相对较大的结电容，而肖特基二极管以半导体-金属结为依托，有低得多的结电容，这种类型的二极管最早应用于输入信号的频率变换。
通常，肖特基二极管可以看作是一个非线性电阻，其V-I特性可用式（3-21）描述：
式中，α=q/（nkT）；q是电子电荷；k是波尔兹曼常数；n是理想化因子；Is是饱和电流。一般来说，Is在10-6～10-15之间，当温度T=290K，α=q/（nkT）近似为1/25mV。理想化因子n与二极管自身的结构有关，其值可以从1.2（对肖特基二极管）～约2.0（对点接触硅二极管）。根据式（3-21）所描绘的肖特基二极管V-I特性如图3-13所示。
图3-13 肖特基二极管的V-I特性
1.二极管的小信号近似
为了进行小信号分析，假设二极管的端电压V为直流偏置电压V0与一个小信号射频电压v之和，如式（3-22）所示：
V=V0+v （3-22）
将式（3-22）代入式（3-21）并对V0做泰勒级数展开如下，得
式中，I0是直流偏置电流，其大小为
式（3-23）中的一阶导数对应于二极管的动态电导Gd，即结电阻Rj的倒数。计算可得
其二阶导数为
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式（3-23）可改写成直流偏置电流I0和交流电流i之和如式（3-27）所示：
式（3-27）中的二极管电流的三项近似称为小信号近似（small-signal approximation），这对于大多数应用目的是适用的。
小信号近似是以式（3-21）的直流伏安特性为基础的，并且表明二极管的等效电路将包括一个非线性电阻。然而，在实际中，二极管的交流特性还包括由二极管的结构与包装导致的电抗效应。如图3-14所示为二极管检波器
图3-14 二极管检波器的典型等效交流电路模型
的典型等效交流电路模型。二极管包装的引线与接触形成一个串联电感Lp和并联电容Cp。图中的串联电阻Rs考虑了接触电阻和电流泄露电阻。Cj和Rj分别是结电容和结电阻，他们与直流偏置有关。
2.二极管检波器
二极管可将输入射频信号的功率按比例转换为直流输出电流，用于处理未调制射频信号并将其转换为直流输出信号的检波电路也可称为整流器。考虑二极管电压由直流偏置电压V0和角频率为ω、幅度为vm的小信号射频电压组成，如式（3-28）所示：
则把式（3-28）代入式（3-27），可得式（3-29），二极管电流为
利用三角公式将式（3-29）的最后一项展开得
若在二极管的输出端加一低通滤波器，滤去输出信号中的基波项ω、二次谐波项2ω及其他高次谐波项，则输出电流中就只剩下直流分量，见式（3-31）
式中，I0是直流偏置电流；
是直流整流电流，与射频输入电压幅度的平方（即功率）成正比，称为平方律检波。
平方律性质是检波二极管的通常工作条件，但只在输入功率在有限范围内才能获得。假如输入功率太大，就不可应用小信号条件，且输出将变得饱和并近似为一条直线，然后是恒定的i对P的特性。在很低的信号电平下，输入信号将消失在噪声本底中。典型二极管检波器的vout随Pin变化的特性如图3-15所示，其中输出电压vout可考虑为与二极管串联的电阻上的电压降。
