Mikä on varaktodiode?

Mikä on varaktoridiode?

Varaktoridiode

Varaktoridiode on käänteisesti kytketty p-n-liitosdiode, jonka kapasitanssi voidaan muuttaa sähköisesti. Nämä diodit tunnetaan myös nimillä varicaps, säädösdiodit, jännitevaihtelevat kapasitanssidiodit, parametrinen diodi ja muuttuva kapasitanssidiodi.

P-n-liitoksen toiminta riippuu siitä, mitä tyyppistä biasia sovelletaan, joko eteen- tai takaisinpoisto. Eteenpoistossa liitoksen tyhjennysalueen leveys pienenee, kun jännite kasvaa.

Toisaalta takaisinpoistotilanteessa tyhjennysalueen leveys kasvaa, kun sovellettava jännite kasvaa.

Takaisinpoistossa p-n-liitos käyttäytyy kuin kondensaattori. P- ja n-kerrostit toimivat kondensaattorin platinaosina, ja tyhjennysalue toimii niiden erottavana dielektrikkona.

Siksi rinnakkaislevykkisen kondensaattorin kapasitanssin laskemiseen käytettävä kaava voidaan soveltaa myös varaktoridiodeeseen.

Varaktoridioden kapasitanssi voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti:

Missä,

Cj on liitoksen kokonaiskapasitanssi.

ε on puolijohtimateriaalin permittiviteetti.

A on liitoksen poikkileikkausala.

d on tyhjennysalueen leveys.

Lisäksi kapasitanssin ja käänteispoiston jännitteen välinen suhde annetaan seuraavasti

Missä,

Cj on varaktoridioden kapasitanssi.

C on varaktoridioden kapasitanssi epäsuunnistettuna.

K on vakio, joka usein pidetään yhtenä.

Vb on estejännite.

VR on sovellettava käänteispoiston jännite.

m on materiaalista riippuva vakio.

Lisäksi varaktoridioden elektroniikkaekvivalentti ja sen symboli näkyvät kuvassa 2.

Tämä osoittaa, että piirin maksimitoimintataajuus riippuu sarjaresistanssista (Rs) ja diodin kapasitanssista, joka voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti

Lisäksi varaktoridioden laatuindeksi annetaan yhtälöllä

Missä, F ja f edustavat katkaisutaajuutta ja toimintataajuutta vastaavasti.

Näin ollen voidaan päätellä, että varaktoridioden kapasitanssi voidaan vaihtaa vaihtamalla käänteispoiston jännitteen suuruutta, koska se vaihtelee tyhjennysalueen d leveyttä. Myös kapasitanssiyhtälöstä on ilmeistä, että d on kääntäproportionalinen C:n kanssa. Tämä tarkoittaa, että varaktoridioden liitoksen kapasitanssi pienenee, kun tyhjennysalueen leveys kasvaa käänteispoiston jännitteen (VR) kasvaessa, kuten graafissa 3 näkyy. On kuitenkin tärkeää huomata, että vaikka kaikki diodit näyttävät samankaltaista ominaisuutta, varaktoridiodeja valmistetaan erityisesti tavoitteena saada määritelty C-V-kuvaaja, jota voidaan saavuttaa valmistuksen aikana dosituksen tason hallinnalla. Tämän perusteella varaktoridiodeja voidaan luokitella kahteen ryhmään, eli äkillisiin varaktoridiodeihin ja hyper-äkillisiin varaktoridiodeihin, riippuen siitä, onko p-n-liitosdiode lineaarisesti tai epälineaarisesti dosattu (vastaavasti).

Sovellukset

• AFC-piirit

• Säädöt silmukapiireissä

• Säädettävät bandpass-suodattimet

• Jännitetä ohjaimet VCOs (Voltage Controlled Oscillators)

• RF-vaiheenkantajat

• Taajuusmonistimet