Co je varikapová dioda?
Varikapová dioda
Varikapová dioda je definována jako p-n přechodová dioda s reverzním polarizací, jejíž kapacitance lze elektricky měnit. Tyto diody jsou také známé jako varicapy, ladicí diody, napěťově variabilní kondenzátory, parametrické diody a variabilní kondenzátory.
Funkce p-n přechodu závisí na typu aplikované polarizace, ať už je to přímá nebo reverzní. Při přímé polarizaci se šířka depleční oblasti snižuje s rostoucím napětím.
Na druhou stranu, při reverzní polarizaci se šířka depleční oblasti zvyšuje s rostoucím napětím.
Při reverzní polarizaci se chová p-n přechod jako kondenzátor. P a n vrstvy fungují jako desky kondenzátoru, a depleční oblast slouží jako dielektrikum, které je od sebe odděluje.
Proto lze použít i vzorec pro výpočet kapacitance paralelního kondenzátoru k výpočtu kapacitance varikapové diody.
Kapacitance varikapové diody lze matematicky vyjádřit jako:
Kde,
Cj je celková kapacitance přechodu.
ε je permitivita polovodičového materiálu.
A je plocha průřezu přechodu.
d je šířka depleční oblasti.
Dále je vztah mezi kapacitancí a reverzním polarizačním napětím dán vztahem
Kde,
Cj je kapacitance varikapové diody.
C je kapacitance varikapové diody bez polarizace.
K je konstanta, často považovaná za 1.
Vb je bariérové napětí.
VR je aplikované reverzní napětí.
m je konstanta závislá na materiálu.
Navíc, elektrický obvodový ekvivalent varikapové diody a její symbol je zobrazen na obrázku 2.
To naznačuje, že maximální pracovní frekvence obvodu závisí na sériovém odporu (Rs) a kapacitanci diody, což lze matematicky vyjádřit jako
Dále je kvalita varikapové diody dána rovnicí
Kde, F a f představují odříznou frekvenci a pracovní frekvenci, v tomto pořadí.
Tedy lze usoudit, že kapacitance varikapové diody lze měnit změnou velikosti reverzního polarizačního napětí, protože to mění šířku depleční oblasti, d. Z rovnice pro kapacitanci je také zřejmé, že d je nepřímo úměrná C. To znamená, že spojková kapacitance varikapové diody klesá s rostoucí šířkou depleční oblasti způsobenou růstem reverzního polarizačního napětí (VR), jak ukazuje graf na obrázku 3. Je však důležité poznamenat, že i když všechny diody mají podobnou vlastnost, varikapové diody jsou speciálně vyráběny s cílem dosáhnout určité C-V křivky, což lze dosáhnout ovládáním úrovně dopingu během výrobního procesu. V závislosti na tomto se varikapové diody dělí do dvou typů, totiž do náhlých varikapových diod a hypernáhlých varikapových diod, v závislosti na tom, zda je p-n přechod lineárně nebo nelineárně dopen.
Aplikace
AFC obvody
Úprava mostových obvodů
Nastavitelné propustné filtry
Napěťově řízené oscilátory (VCOs)
RF fázové posuvné obvody
Frekvenční multiplikátory
