Kas ir varaktdiode?

Kas ir varaktors diode?

Varaktors diode

Varaktors diode definē kā p-n savienojuma diodu, kuras kapacitance var tikt mainīta elektriski. Šīs diodes ir pazīstamas arī kā varicaps, frekvenču reglēšanas diodes, sprieguma mainīgās kapacitances diodes, parametriskās diodes un mainīgās kapacitances diodes.

P-n savienojuma darbība atkarīga no piemērotā polarizācijas veida, vai tiek izmantota priekšējā vai apgrieztā polarizācija. Priekšējā polarizācijā sajaukšanas zonas platums samazinās, pieaugot spriegumam.

Otrādi, apgrieztā polarizācijas gadījumā sajaukšanas zonas platums pieaug, pieaugot piemērotajam spriegumam.

Apgrieztā polarizācijā p-n savienojums uzvedas kā kondensators. P un n slāņi darbojas kā kondensatora plāksnes, bet sajaukšanas zona kā dielektrikais, kas tos atdala.

Tāpēc paralēlu plāksņu kondensatora kapacitances aprēķināšanas formula var tikt piemērota arī varaktora diodei.

Varaktora diodes kapacitance matemātiski var izteikt šādi:

Kur,

Cj ir savienojuma kopējā kapacitance.

ε ir polārs materiāla dielektriskā konstante.

A ir savienojuma pārskaitļa laukums.

d ir sajaukšanas zonas platums.

Turklāt, kapacitances un apgrieztās polarizācijas sprieguma attiecība ir dota kā

Kur,

Cj ir varaktora diodes kapacitance.

C ir varaktora diodes kapacitance bez polarizācijas.

K ir konstante, ko bieži uzskata par 1.

Vb ir barjera potenciāls.

VR ir piemērotais apgrieztās polarizācijas spriegums.

m ir materiāla atkarīga konstante.

Līdzās tam, varaktora diodes elektriskās shēmas ekvivalenta un tās simbols ir parādīts 2. attēlā.

Šis norāda, ka šķērsojošās rezistences (Rs) un diodes kapacitances atkarībā ir atkarīga shēmas maksimālā darbības frekvence, ko matemātiski var izteikt kā

Līdzās tam, varaktora diodes kvalitātes faktors ir dots ar vienādojumu

Kur, F un f atbilstīgi atzīmē apgrieztās frekvences un darbības frekvenci.

Tādējādi, var secināt, ka varaktora diodes kapacitance var tikt mainīta, mainot apgrieztās polarizācijas sprieguma lielumu, jo tas maina sajaukšanas zonas platumu, d. No kapacitances vienādojuma ir skaidrs, ka d ir inversproporcionala C. Tas nozīmē, ka varaktora diodes savienojuma kapacitance samazinās, pieaugot sajaukšanas zonas platumam, kas izraisa apgrieztās polarizācijas sprieguma (VR) pieaugumu, kā to parāda 3. attēlā. Tomēr, jāņem vērā, ka, lai gan visām diodēm ir līdzīgas īpašības, varaktoras diodes tiek īpaši ražotas, lai sasniegtu mērķi. Citiem vārdiem sakot, varaktoras diodes tiek ražotas ar mērķi iegūt noteiktu C-V līkni, kas var tikt sasniegta, kontrolējot dopingu līmeni ražošanas procesā. Atkarībā no tā, varaktoras diodes var tikt sadalītas divos veidos, proti, neapzinātas varaktoras diodes un hiperveiksmīgas varaktoras diodes, atkarībā no tā, vai p-n savienojuma diode ir lineāri vai nenormāli dopēta (atbilstoši).

Lietojumi

• AFC shēmas

• Maiņas tiltu shēmas pielāgošana

• Pielāgojamie dažādu frekvences filtri

• Sprieguma kontrolēti oscilatori (VCOs)

• RF fāzes maiņas shēmas

• Frekvenču reizinātāji