HF-Dioden sind passive Halbleiter, die in Hochfrequenzschaltkreisen (HF) zum Einsatz kommen. Entsprechend ihren Eigenschaften Nichtlinearität und Direktionalität können sie verschiedene Funktionen erfüllen. Zu den Anwendungen, in denen HF-Dioden eingesetzt werden, gehören: Diodenmischer, Transceiver-Schalter, Empfänger-Tuning, spannungsgesteuerte Oszillatoren und automatische Verstärkungsregler (AGC).

Schottky-Dioden, auch Hot-Carrier-Dioden genannt, weisen einen geringen Spannungsabfall auf und können als schnelle Schalter eingesetzt werden. Im Gegensatz zu den Halbleiter-Halbleiter-Übergängen in normalen Dioden handelt es sich hierbei um Metall-Halbleiter-Übergänge. Sie weisen eine kurze Sperrerholungszeit auf; das ist die Zeit, die zwischen Ein- und Ausschalten der Diode vergeht. Schottky-Dioden werden in HF-Detektoren und -Mischern eingesetzt und können bei sehr hohen Frequenzen betrieben werden (über 50 GHz). Traditionell dienten sie in alten Radios als Kristalldetektoren.

Tunneldioden, die mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, weisen Schichten mit so starker p- und n-Dotierung auf, dass die Bandlückeneigenschaft der Diode durchbrochen wird. Dies begünstigt den quantenmechanischen Effekt (Tunneleffekt). Bei Schaltung in Durchlassrichtung kommt es bei geringer Stromstärke zu einer höheren Spannung. Dieses Phänomen wird Effekt des negativen Widerstands genannt. Eine Tunneldiode im Sperrbetrieb funktioniert ähnlich wie die Rückwärtsdiode (eine Variante der Zener-Diode), weist aber eine sehr hohe Linearität auf. Durch diese Eigenschaft eignet sie sich ideal für Detektoren, Gleichrichter und Hochgeschwindigkeitsschalter. Tunneldioden bestehen in der Regel aus Silizium, Germanium oder Galliumarsenid. Typische Einsatzgebiete: Frequenzwandler, HF-Detektoren, Oszillatoren und Verstärker. Ihre Eigentümlichkeit, unter bestimmten Bedingungen einen negativen differentiellen Widerstand aufzuweisen, macht sie für den Einsatz als HF-Verstärker geeignet. Verstärker mit Tunneldioden und Mikrostreifenleitern kommen in HF- und Mikrowellenanwendungen wie Satellitenverstärkern zum Einsatz und decken Frequenzbereiche über 15 GHz ab.

PIN-Dioden werden als nicht-ohmsche Kontakte (Schichten ohne gleichrichtende Eigenschaften) verwendet. Sie zeichnen sich durch stark p- und n-dotierte Bereiche mit einer breiten intrinsischen Schicht dazwischen aus. Dadurch eignen sie sich gut als Dämpfungsglieder, für schnelle Schaltvorgänge (ca. 10 ms) und als Fotodetektoren. Als Gleichrichter sind sie hingegen ungeeignet. Bei Schaltung in Durchlassrichtung wird eine PIN-Diode zu einem in Reihe geschalteten Bauteil mit niedriger Impedanz, während sie ohne Vorspannung eine hohe Impedanz von mehreren kW aufweist. Dadurch eignet sie sich sehr gut als Transceiver-Schalter. PIN-Dioden in Reihenschaltung in einem PIN-Schalterstromkreis weisen eine hohe Impedanzisolation gegenüber dem Transmitter auf und schützen diesen vor Schäden. Während des Ausschaltens erhöht sich die Impedanz einer PIN-Diode gleichförmig. Dadurch eignet sie sich gut für Anwendungen mit spannungsgesteuerten Dämpfungsgliedern, wie sie zum Beispiel in automatischen HF-Verstärkungsreglern zum Einsatz kommen.

HF-Mischern, auch als Frequenzmischer bekannt, sind nichtlineare Halbleitergeräte, welche eine analoge Multiplikation von zwei HF-Signalen durchführen und das Ergebnis ausgeben. Die Hauptaufgabe eines HF-Mischers ist es, in Empfänger- und Senderschaltkreisen ein Signal von einer Frequenz in eine andere zu übersetzen. Ein HF-Signal das empfangen wird oder gesendet werden soll, wird mit der Referenzfrequenz eines lokalen Oszillators multipliziert. Ein Empfänger empfängt die höhere Eingabefrequenz und konvertiert sie in eine niedrigere Frequenz (Zwischenfrequenz, ZF) oder auf 0 Hz (Basisband) im Fall eines Direktmischempfängers. Sender verwenden Mischer in der umgekehrten Weise, indem sie ein ZF-Signal auf die zu übertragene Frequenz multiplizieren.

Im Idealfall werden zwei modulierte Träger von einem Mischer multipliziert (f₁ x f₂), um ein Signal zu erzeugen, das zwei übereinanderliegende modulierte Träger mit Summenfrequenz (f₁ + f₂) und Differenzfrequent (|f₁ - f₂|) besitzt. Diese Frequenzen werden auch obere und untere Seitenband-Bildfrequenzen oder Heterodyne genannt. In Wirklichkeit besitzen Mischer keine idealen Sendeeigenschaften und erzeugen zusätzliche Mischprodukte, sogenannte Störemissionen. Zu den Störemissionen zählen unterschiedliche Produkte jeder Oberwellenmischung. Diese werden Intermodulationsprodukte genannt. Im Idealfall wird nur ein Produkt benötigt, das obere oder untere Seitenband. Mischertypologien, die auf die Reduzierung von Störemissionen optimiert sind und ein einzelnes Seitenband bereitstellen, werden Einseitenbandmischer (single sideband, SSB) genannt. Das Unterdrücken eines Seitenbands reduziert die Filteranforderungen des Empfänger- oder Senderschaltkreises.

Mischer werden meist symmetrisch angelegt. Dadurch verfügen sie über eine inhärente Isolation, Intermodulationskompensation, Gleichtaktsignalunterdrückung und einen verbesserten Wirkungsgrad. Um die Eingangssignale untereinander und die Ausgabe zu isolieren, wird ein 180^o-Hybrid verwendet, um aus einem Mischer mit 3 Toren einen mit 4 Toren zu machen. Das Gerät mit 4 Toren hat gleichmäßig verteilte Ausgangssignale, die um 180^o phasenverschoben sind. Wenn zwei einfache Gegentaktmischer kombiniert werden, erhält man einen Doppelgegentaktmischer. Diese Topologie kann so eingestellt werden, dass 75 % der Störemissionen am ZF-Tor verschwinden. Es sind auch andere, komplexere Kombinationen von Gegentaktmischern möglich. Ein IQ-Mischer ist eine Art HF-Mischer, der zwei Mischerschaltkreise mit um 90^o phasenverschobenen LO-Referenzsignalen aufweist (Quadratur). Indem die Ausgabe eines Mischers um 90^o phasenverschoben wird und die Ausgabe zum anderen Mischer addiert oder subtrahiert wird, wird eines der Bilder aufgrund der trigonometrischen Beziehung unterdrückt. Dies wird als Hartley Image Rejection Mixer bezeichnet und hat den Vorteil, dass Filteranforderungen reduziert werden.

HF-Mischer sind in verschiedenen Technologien erhältlich, von einfachen Diodenringen bis hin zu Gilbertzellen, die aus bipolaren Transistoren oder Feldeffekttransistoren bestehen und in einer komplexen Kaskadentopologie angeordnet sind. Sie können mit PLLs und VCOs sowie mit Verstärkerschaltungen ausgestattet sein. Wichtige Eigenschaften eines HF-Mischers sind der Umwandlungsverlust, die Isolation, der 1-dB-Kompressionspunkt, die Intermodulationsverzerrung (IMD) und die Rauschzahl. Der Umwandlungsverlust ist die Leistungsdifferenz zwischen der HF-Eingangsleistung und ZF-Ausgangsleistung. Isolation zwischen den Toren kann Störemissionen durch das Ableiten von Signalen auf das falsche Tor reduzieren. Der 1-dB-Kompressionspunkt misst die Linearität des Mischers und gibt die Menge an Eingangsleistung an, die benötigt wird, um den Umwandlungsverlust um 1 dB zu erhöhen. Intermodulationsverzerrungen sind Mischerprodukte der einzelnen Harmonischen, die durch nichtideale Mischereigenschaften entstehen. Dies wird als Einton-Intermodulationsausdruck bezeichnet. Die Rauschzahl gibt eine Verschlechterung des Signal/Rausch-Verhältnisses an, das durch den Mischer verursacht wird und eng mit dem Umwandlungsverlust des Mischers verbunden ist.