Что такое варикап?

Что такое варикап?

Варикап

Варикап — это реверсивный p-n-переход, емкость которого можно изменять электрически. Эти диоды также известны как варикапы, настройочные диоды, диоды с переменной емкостью, параметрические диоды и диоды с управляемой напряжением емкостью.

Работа p-n-перехода зависит от типа подаваемого напряжения, прямого или обратного. При прямом смещении ширина обедненного слоя уменьшается по мере увеличения напряжения.

С другой стороны, при обратном смещении ширина обедненного слоя увеличивается по мере увеличения приложенного напряжения.

При обратном смещении p-n-переход ведет себя как конденсатор. Слои p и n действуют как пластины конденсатора, а обедненный слой служит диэлектриком, разделяющим их.

Таким образом, формула для расчета емкости плоского конденсатора также применима к варикапу.

Емкость варикапа может быть выражена математически следующим образом:

Где,

Cj — общая емкость перехода.

ε — диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала.

A — площадь поперечного сечения перехода.

d — ширина обедненного слоя.

Кроме того, зависимость емкости от обратного напряжения описывается следующим образом:

Где,

Cj — емкость варикапа.

C — емкость варикапа при ненапряженном состоянии.

K — постоянная, часто принимаемая равной 1.

Vb — барьерное напряжение.

VR — приложенное обратное напряжение.

m — материалозависимая постоянная.

Кроме того, электрический эквивалент варикапа и его символ показаны на рисунке 2.

Это указывает на то, что максимальная рабочая частота цепи зависит от последовательного сопротивления (Rs) и емкости диода, что математически можно выразить следующим образом:

Кроме того, коэффициент качества варикапа дается уравнением:

Где, F и f представляют собой граничную частоту и рабочую частоту соответственно.

Таким образом, можно сделать вывод, что емкость варикапа может быть изменена путем изменения величины обратного напряжения, так как оно изменяет ширину обедненного слоя, d. Также из уравнения емкости видно, что d обратно пропорциональна C. Это означает, что емкость перехода варикапа уменьшается по мере увеличения ширины обедненного слоя, вызванного увеличением обратного напряжения (VR), как показано на графике на рисунке 3. Важно отметить, что хотя все диоды обладают подобным свойством, варикапы специально производятся для достижения этой цели. Другими словами, варикапы производятся с целью получения определенной C-V характеристики, что достигается контролем уровня легирования при производстве. В зависимости от этого, варикапы могут быть классифицированы на два типа: резкие варикапы и гиперрезкие варикапы, в зависимости от того, линейно или нелинейно легирован p-n-переход (соответственно).

Применение

• Цепи АФУ

• Настройка мостовых цепей

• Регулируемые полосовые фильтры

• Напряжением управляемые генераторы (VCOs)

• Фазовые сдвигатели РЧ

• Множители частоты