ما هو ثنائي الفاراكتور؟
ثنائي الفاراكتور
يُعرف ثنائي الفاراكتور بأنه ثنائي قطب معاكس للتيار (p-n junction diode) يمكن تغيير سعته كهربائيًا. يُعرف أيضًا باسم ثنائيات الفاريكاب، وثنائيات التحكم في التردد، وثنائيات السعة المتغيرة بالجهد، والثنائيات البارامترية، وثنائيات السعة المتغيرة.
يعتمد تشغيل ثنائي القطب على نوع التحيز المطبق، سواء كان للأمام أو العكس. في التحيز للأمام، تنخفض عرض منطقة الاستنزاف مع زيادة الجهد.
من ناحية أخرى، يلاحظ أن عرض منطقة الاستنزاف يزيد مع زيادة الجهد المطبق في حالة التحيز العكسي.
في التحيز العكسي، يتصرف ثنائي القطب كموصل سعة. تعمل الطبقات p و n كأقطاب الموصل السعة، وتقوم منطقة الاستنزاف بدور العازل الفاصل بينهما.
لذلك، يمكن تطبيق صيغة حساب سعة الموصل السعة المتوازي أيضًا على ثنائي الفاراكتور.
يمكن التعبير عن سعة ثنائي الفاراكتور رياضيًا كالتالي:
حيث،
Cj هي السعة الكلية للوصلة.
ε هي الثابت الكهربائي للمادة شبه الموصلة.
A هي مساحة المقطع العرضي للوصلة.
d هي عرض منطقة الاستنزاف.
بالإضافة إلى ذلك، العلاقة بين السعة والجهد العكسي المعطى كالتالي:
حيث،
Cj هي سعة ثنائي الفاراكتور.
C هي سعة ثنائي الفاراكتور عند عدم وجود تحيز.
K هي ثابت، غالبًا ما يعتبر أنها 1.
Vb هو الجهد الحاجز.
VR هو الجهد العكسي المطبق.
m هو الثابت المعتمد على المادة.
بالإضافة إلى ذلك، يظهر الدائرة الكهربائية المكافئة لثنائي الفاراكتور ورمزه في الشكل 2.
هذا يشير إلى أن التردد الأقصى للتشغيل في الدائرة يعتمد على المقاومة المتسلسلة (Rs) والسعة الثنائية، والتي يمكن تعريفها رياضيًا كالتالي:
بالإضافة إلى ذلك، يتم تعريف عامل الجودة لثنائي الفاراكتور بالمعادلة:
حيث F و f يمثلان التردد القطعي والتردد التشغيلي على التوالي.
وبالتالي، يمكن استنتاج أن سعة ثنائي الفاراكتور يمكن تغييرها بتغيير قيمة الجهد العكسي المطبق حيث يغير عرض منطقة الاستنزاف d. كما أنه من الواضح من معادلة السعة أن d متناسب عكسيًا مع C. وهذا يعني أن سعة الوصلة في ثنائي الفاراكتور تقل مع زيادة عرض منطقة الاستنزاف الناجم عن زيادة الجهد العكسي VR، كما يظهر في الرسم البياني في الشكل 3. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن جميع الثنائيات تظهر الخاصية نفسها، ولكن ثنائيات الفاراكتور مصنوعة خصيصًا لتحقيق الهدف. بمعنى آخر، يتم تصنيع ثنائيات الفاراكتور بهدف الحصول على منحنى C-V محدد يمكن تحقيقه عن طريق التحكم في مستوى الدوبلينج أثناء عملية التصنيع. بناءً على ذلك، يمكن تصنيف ثنائيات الفاراكتور إلى نوعين هما: ثنائيات الفاراكتور المفاجئة وثنائيات الفاراكتور فائق المفاجأة، اعتمادًا على ما إذا كان ثنائي القطب مدوبل بشكل خطي أو غير خطي (على التوالي).
التطبيقات
دوائر AFC
ضبط دوائر الجسر
مرشحات النطاق القابلة للتعديل
مذبذبات متحكمة بالجهد (VCOs)
محولات طور الراديو (RF phase shifters)
مضاعفات التردد
