Какво е вариакторен диод?

Какво е вариакторен диод?

Вариакторен диод

Вариакторният диод се дефинира като обратно поляризован p-n юнкционален диод, чиято капацитет може да се променя електрически. Тези диоди са известни още като варикапи, настройващи диоди, диоди с напрежение-променлив капацитет, параметрични диоди и диоди с променлив капацитет.

Функционирането на p-n юнкцията зависи от типа на приложено напрежение, дали това е възходящо или низходящо. При възходящо напрежение, ширината на делепционната зона намалява с увеличаването на напрежението.

От друга страна, ширината на делепционната зона се увеличава с увеличаването на приложеното напрежение при низходящо напрежение.

При низходящо напрежение, p-n юнкцията се държи като кондензатор. Слойте p и n действат като платковете на кондензатора, а делепционната зона служи като диелектрик, разделящ ги.

Следователно, формулата за изчисляване на капацитета на паралелен плоски кондензатор може да се приложи и към вариакторния диод.

Капацитетът на вариакторния диод може да бъде изразен математически като:

Където,

Cj е общият капацитет на юнкцията.

ε е диелектричната проницаемост на полупроводниковия материал.

A е поперечната площ на юнкцията.

d е ширината на делепционната зона.

Освен това, връзката между капацитета и обратното напрежение се дава като

Където,

Cj е капацитетът на вариакторния диод.

C е капацитетът на вариакторния диод, когато не е под напрежение.

K е константа, често приемана за 1.

Vb е потенциала на барьерата.

VR е приложеното обратно напрежение.

m е константа, зависеща от материала.

Освен това, електрическият еквивалент на вариакторния диод и неговият символ са показани на Фигура 2.

Това показва, че максималната работна честота на веригата е зависима от сериевото съпротивление (Rs) и капацитета на диода, което може да бъде изразено математически като

Освен това, качественият фактор на вариакторния диод се дава от уравнението

Където, F и f представляват граничната честота и работната честота, съответно.

Резултатът е, че капацитетът на вариакторния диод може да бъде променен, като се промени величината на обратното напрежение, тъй като то променя ширината на делепционната зона, d. Освен това, от уравнението за капацитета е ясно, че d е обратнопропорционална на C. Това означава, че юнкционалният капацитет на вариакторния диод намалява с увеличаването на ширината на делепционната зона, причинено от увеличаването на обратното напрежение (VR), както е показано на графиката в Фигура 3. Важно е да се отбележи, че въпреки че всички диоди изпълняват подобно свойство, вариакторните диоди са специално произведени, за да постигнат целта. Другими думи, вариакторните диоди са произведени с намерението да се получи определена C-V крива, което може да бъде осъществено, контролирайки нивото на допиране по време на производството. В зависимост от това, вариакторните диоди могат да бъдат класифицирани в два типа, а именно: рязки вариакторни диоди и хипер-рязки вариакторни диоди, в зависимост от това, дали p-n юнкционалният диод е линейно или нелинейно допиран (съответно).

Приложения

• Циркуити AFC

• Регулиране на мостови вериги

• Регулируеми полосови филтри

• Напрегнато управляеми осцилатори (VCOs)

• RF фазови превключители

• Честотни множители