Što je varaktorski dioda?

Što je varaktorski diod?

Varaktorski diod

Varaktorski diod definira se kao obrnuto polarizirani p-n spoj dioda čija kapacitancija može se električno varirati. Ovi diodi su poznati i kao varicapsi, tunerski diodi, diodi s naponsko promjenjivom kapacitancijom, parametrijski diodi i diodi s promjenjivom kapacitancijom.

Funkcija p-n spoja ovisi o vrsti primijenjenog polariziranja, bilo da je to usmjereno ili obrnuto. U slučaju usmjerene polarizacije, širina regiona iscrpljenja smanjuje se kako napon raste.

S druge strane, u slučaju obrnutog polariziranja, širina regiona iscrpljenja povećava se s porastom primijenjenog napona.

U obrnutom polariziranju, p-n spoj ponaša se kao kondenzator. P i n slojevi djeluju kao ploče kondenzatora, a region iscrpljenja služi kao dielektrik koji ih odvaja.

Stoga se formula za izračunavanje kapacitancije paralelnih ploča kondenzatora može primijeniti i na varaktorski diod.

Kapacitancija varaktorskog dioda može se matematički izraziti kao:

Gdje,

Cj je ukupna kapacitancija spoja.

ε je permitivnost poluprovodničkog materijala.

A je presječna površina spoja.

d je širina regiona iscrpljenja.

Dalje, odnos između kapacitancije i obrnutog napona daje se kao

Gdje,

Cj je kapacitancija varaktorskog dioda.

C je kapacitancija varaktorskog dioda kada nije polariziran.

K je konstanta, često smatra se da je 1.

Vb je barijerski potencijal.

VR je primijenjeni obrnuti napon.

m je konstanta ovisna o materijalu.

Dodatno, električki ekvivalent varaktorskog dioda i njegov simbol prikazan je na slici 2.

To upućuje na to da je maksimalna radna frekvencija kruga ovisna o serijskom otporu (Rs) i kapacitanciji dioda, što se matematički može izraziti kao

Dodatno, faktor kvalitete varaktorskog dioda daje se jednadžbom

Gdje, F i f predstavljaju granicnu frekvenciju i radnu frekvenciju, redom.

Rezultirano, može se zaključiti da se kapacitancija varaktorskog dioda može mijenjati mijenjanjem magnituda obrnutog napona jer on mijenja širinu regiona iscrpljenja, d. Također, iz jednadžbe kapacitancije jasno je da je d obrnuto proporcionalan C. To znači da se spojna kapacitancija varaktorskog dioda smanjuje s porastom širine regiona iscrpljenja uzrokovanim povećanjem obrnutog napona (VR), kako pokazuje grafikon na slici 3. Međutim, važno je napomenuti da iako svi diodi pokazuju sličnu osobinu, varaktorski diodi posebno se proizvode kako bi se postigla ta svrha. Drugim riječima, varaktorski diodi proizvode se s namjerom da se dobije određena C-V krivulja, što se može postići kontroliranjem razina dopiranja tijekom procesa proizvodnje. Ovisno o tome, varaktorski diodi mogu se podijeliti u dvije vrste, tzv. iznenadne varaktorske diode i hiper-iznenadne varaktorske diode, ovisno o tome jesu li p-n spojevi linearno ili nelinearno dopirani (redom).

Primjene

• AFC krugovi

• Prilagodbeni mostovski krugovi

• Prilagodljivi propusni filtri

• Naponski kontrolirani oscilatori (VCOs)

• RF fazni pomaci

• Frekvencijski množitelji