Wat is 'n Varactor Diode?
Wat is 'n Varactor Diode?
Varactor Diode
'n Varactor diode word gedefinieer as 'n p-n verbindingsdiode wat in omgekeerde bias is en waarvan die kapasiteit elektries kan verander word. Hierdie diodes word ook bekend as varicaps, tuning diodes, voltage-veranderlike kapasitordiodes, parametriese diodes, en veranderlike kapasitordiodes.
Die werking van die p-n verbinding hang af van die tipe bias wat toegepas word, of dit nou voorwaarts of agterwaarts is. In voorwaartse bias neem die breedte van die uitputtingsgebied af soos die spanning toeneem.
Aan die ander kant, neem die breedte van die uitputtingsgebied toe met 'n toename in die toegepaste spanning vir die agterwaartse bias scenario.
In agterwaartse bias gedra die p-n verbinding soos 'n kondensator. Die p- en n-laers funksioneer as die plaat van die kondensator, en die uitputtingsgebied dient as die dielektrikus wat hulle skei.
Daarom kan die formule vir die berekening van die kapasiteit van 'n parallelplaatkondensator ook op die varactor diode toegepas word.
Die kapasiteit van 'n varactor diode kan wiskundig uitgedruk word as:
Waar,
Cj is die totale kapasiteit van die verbindingspunt.
ε is die permittiwiteit van die halwegeermateriaal.
A is die doorsnedeoppervlak van die verbindingspunt.
d is die breedte van die uitputtingsgebied.
Verder word die verhouding tussen die kapasiteit en die agterwaartse bias spanning gegee as
Waar,
Cj is die kapasiteit van die varactor diode.
C is die kapasiteit van die varactor diode wanneer onbevooroordeeld.
K is die konstante, dikwels beskou as 1.
Vb is die barrièrespanning.
VR is die toegepaste agterwaartse spanning.
m is die materiaalafhanklike konstante.
Daarbenewens word die elektriese sirkuitequivalent van 'n varactor diode en sy simbool in Figuur 2 getoon.
Dit wys dat die maksimum bedryfsfrekwensie van die sirkel afhanklik is van die reeksweerstand (Rs) en die diodekapasiteit, wat wiskundig gegee kan word as
Daarbenewens word die kwaliteitsfaktor van die varactor diode deur die vergelyking gegee
Waar, F en f die afsnyfrekwensie en die bedryfsfrekwensie verteenwoordig, onderskeidelik.
As gevolg hiervan kan een tot die gevolgtrekking kom dat die kapasiteit van die varactor diode kan verander word deur die grootte van die agterwaartse bias spanning te verander, aangesien dit die breedte van die uitputtingsgebied, d, verander. Dit is ook duidelik uit die kapasiteitvergelyking dat d inversioneel eweredig is aan C. Dit beteken dat die verbindingskapasiteit van die varactor diode verminder met 'n toename in die breedte van die uitputtingsgebied, veroorsaak deur 'n toename in die agterwaartse bias spanning (VR), soos deur die grafiek in Figuur 3 getoon. Tegelykertyd is dit belangrik om te noteer dat alhoewel alle diodes dieselfde eienskap vertoon, varactor diodes spesiaal vervaardig word om die doelwit te bereik. Met ander woorde, varactor diodes word met die doel vervaardig om 'n bepaalde C-V-kromme te verkry, wat deur die beheer van die dopingsvlak tydens die vervaardigingsproses bereik kan word. Afhangende daarvan kan varactor diodes in twee tipes geklassifiseer word, naamlik abrupte varactor diodes en hyper-abrupte varactor diodes, afhangende van of die p-n verbindingsdiode lineêr of nie-lineêr gedopeer is (onderskeidelik).
Toepassings
AFC-sirkels
Bridgesirkels aanpas
Aanpasbare banddoorlaatfilters
Spanningsgestuurde Oscillators (VCOs)
RF-faseverskuivers
Frekwensiemultiplexers
