Varactor 다이오드란 무엇인가?
변압다이오드란?
변압다이오드
변압다이오드는 전기적으로 변동할 수 있는 역방향 바이어스가 걸린 p-n 접합 다이오드로 정의됩니다. 이 다이오드는 또한 varicaps, 튜닝 다이오드, 전압 가변 캐패시터 다이오드, 파라메트릭 다이오드, 가변 캐패시터 다이오드라고도 알려져 있습니다.
p-n 접합의 작동은 적용된 바이어스 유형(정방향 또는 역방향)에 따라 달라집니다. 정방향 바이어스에서는 전압이 증가함에 따라 소진 영역의 폭이 감소합니다.
반면에, 역방향 바이어스의 경우, 적용된 전압이 증가함에 따라 소진 영역의 폭이 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
역방향 바이어스에서 p-n 접합은 캐패시터처럼 작동합니다. p와 n 레이어는 캐패시터의 플레이트 역할을 하며, 소진 영역은 이를 분리하는 유전체 역할을 합니다.
따라서 평행판 캐패시터의 용량을 계산하는 공식을 변압다이오드에도 적용할 수 있습니다.
변압다이오드의 용량은 수학적으로 다음과 같이 표현할 수 있습니다:
여기서,
Cj는 접합의 총 용량입니다.
ε은 반도체 재료의 유전율입니다.
A는 접합의 단면적입니다.
d는 소진 영역의 폭입니다.
또한, 용량과 역방향 바이어스 전압 간의 관계는 다음과 같습니다:
여기서,
Cj는 변압다이오드의 용량입니다.
C는 비바이어스 상태에서의 변압다이오드의 용량입니다.
K는 종종 1로 고려되는 상수입니다.
Vb는 장벽 전위입니다.
VR은 적용된 역방향 전압입니다.
m는 재료에 따라 결정되는 상수입니다.
또한, 변압다이오드의 전기 회로 상당물과 기호는 그림 2에 표시되어 있습니다.
이는 회로의 최대 작동 주파수가 직렬 저항(Rs)과 다이오드 용량에 의존한다는 것을 나타냅니다. 이는 수학적으로 다음과 같이 주어질 수 있습니다:
또한, 변압다이오드의 품질 요인은 다음 식으로 주어집니다:
여기서, F와 f는 각각 차단 주파수와 작동 주파수를 나타냅니다.
결과적으로, 변압다이오드의 용량은 역방향 바이어스 전압의 크기를 변화시키면서 d의 폭을 변화시키는 것으로 조절될 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 또한, 용량 방정식에서 d는 C와 반비례한다는 것이 명백합니다. 즉, 변압다이오드의 접합 용량은 역방향 바이어스 전압(VR)의 증가로 인해 소진 영역의 폭(d)이 증가함에 따라 감소합니다. 이는 그림 3의 그래프에서 보여지듯이 입증됩니다. 그러나 모든 다이오드가 유사한 특성을 나타내지만, 변압다이오드는 이러한 목표를 달성하기 위해 특별히 제조됩니다. 즉, 변압다이오드는 제조 과정 중 도핑 수준을 제어하여 특정 C-V 곡선을 얻으려는 의도로 제조됩니다. 이를 바탕으로, 변압다이오드는 선형 도핑(p-n 접합 다이오드) 또는 비선형 도핑(각각 급격한 변압다이오드 및 매우 급격한 변압다이오드)에 따라 두 가지 유형으로 분류될 수 있습니다.
응용 분야
AFC 회로
브릿지 회로 조정
가변 대역통과 필터
전압 제어 진동기(VCOs)
RF 위상 이동기
주파수 배속기
