دیود واراکتور چیست
واراکتور دیود چیست؟
واراکتور دیود
واراکتور دیود به عنوان یک دیود پیان جونکشن که در حالت واریز معکوس قرار دارد و ظرفیت آن میتواند الکتریکی تغییر کند، تعریف میشود. این دیودها همچنین با نامهای واریکپ، دیود تنظیمکننده، دیود ظرفیت متغیر ولتاژ، دیود پارامتریک و دیود ظرفیت متغیر شناخته میشوند.
عملکرد جونکشن پیان بستگی به نوع بایاس اعمال شده (بایاس مستقیم یا معکوس) دارد. در بایاس مستقیم، با افزایش ولتاژ، عرض منطقه خالی کاهش مییابد.
از طرف دیگر، در حالت بایاس معکوس، با افزایش ولتاژ اعمال شده، عرض منطقه خالی افزایش مییابد.
در حالت بایاس معکوس، جونکشن پیان مانند یک خازن رفتار میکند. لایههای پی و ان به عنوان صفحات خازن عمل میکنند و منطقه خالی به عنوان دیالکتریک بین آنها عمل میکند.
بنابراین، فرمول محاسبه ظرفیت یک خازن صفحهای موازی نیز میتواند برای واراکتور دیود استفاده شود.
ظرفیت یک واراکتور دیود میتواند به صورت ریاضی به صورت زیر بیان شود:
که در آن،
Cj ظرفیت کل جونکشن است.
ε ثابت دیالکتریک مواد نیمهرسانا است.
A مساحت مقطع جونکشن است.
d عرض منطقه خالی است.
همچنین، رابطه بین ظرفیت و ولتاژ بایاس معکوس به صورت زیر است
که در آن،
Cj ظرفیت واراکتور دیود است.
C ظرفیت واراکتور دیود بدون بایاس است.
K ثابت است که غالباً ۱ در نظر گرفته میشود.
Vb پتانسیل مانع است.
VR ولتاژ معکوس اعمال شده است.
m ثابت وابسته به ماده است.
علاوه بر این، مدار الکتریکی معادل واراکتور دیود و نماد آن در شکل ۲ نشان داده شده است.
این نشان میدهد که فرکانس عملیاتی حداکثر مدار بستگی به مقاومت سری (Rs) و ظرفیت دیود دارد که میتواند به صورت ریاضی به صورت زیر بیان شود
علاوه بر این، عامل کیفیت واراکتور دیود با استفاده از معادله زیر محاسبه میشود
که در آن، F و f به ترتیب فرکانس برش و فرکانس عملیاتی را نشان میدهند.
بنابراین، میتوان نتیجه گرفت که ظرفیت واراکتور دیود با تغییر مقدار ولتاژ بایاس معکوس تغییر میکند زیرا این ولتاژ عرض منطقه خالی (d) را تغییر میدهد. همچنین از معادله ظرفیت مشخص است که d با C نسبت عکس دارد. این بدان معناست که ظرفیت جونکشن واراکتور دیود با افزایش عرض منطقه خالی که به دلیل افزایش ولتاژ بایاس معکوس (VR) ایجاد میشود، کاهش مییابد، مانند آنچه در نمودار شکل ۳ نشان داده شده است. در عین حال باید توجه داشت که اگرچه تمام دیودها این خاصیت را دارند، واراکتور دیودها به طور خاص برای رسیدن به این هدف تولید میشوند. به عبارت دیگر، واراکتور دیودها با هدف به دست آوردن یک منحنی C-V مشخص تولید میشوند که این امر میتواند با کنترل سطح دوپینگ در طی فرآیند تولید انجام شود. به این ترتیب، واراکتور دیودها میتوانند به دو نوع تقسیمبندی شوند: واراکتور دیودهای تیز و واراکتور دیودهای فوق تیز، بسته به اینکه دیود پیان جونکشن به صورت خطی یا غیرخطی دوپ شده باشد (به ترتیب).
کاربردها
مدارهای AFC
تنظیم مدارهای پلی
فیلترهای باند عبور قابل تنظیم
اوسیلاتورهای کنترل شده ولتاژ (VCOs)
فاز شیفترهای RF
ضربهدهندههای فرکانس
