Šta je varikap dioda?

Polje: Enciklopedija

China

Šta je varaktorska dioda?

Varaktorska dioda

Varaktorska dioda se definiše kao obrnuto polarizovana p-n spojna dioda čija kapacitivnost može biti električno promenljiva. Ove diode su takođe poznate pod nazivima varicaps, tuning diode, diode sa promenljivom kapacitivnošću pod naponom, parametričke diode i diode sa promenljivom kapacitivnošću.

Funkcionisanje p-n spoja zavisi od vrste primenjenog polarnog naponskog preklona, bilo da je to napredni ili obrnuti. Pod naprednim preklonom, širina regiona iscrpljenja smanjuje se kako se napon povećava.

S druge strane, širina regiona iscrpljenja se povećava s povećanjem primenjenog napon pod uslovom obrnutog preklona.

Pod obrnutim preklonom, p-n spoj se ponaša kao kondenzator. P i n slojevi deluju kao ploče kondenzatora, a region iscrpljenja služi kao dielektrik koji ih razdvaja.

Stoga se formula za izračunavanje kapacitivnosti paralelnog kondenzatora može primeniti i na varaktorsku diodu.

Kapacitivnost varaktorske diode može se matematički izraziti kao:

Gde,

Cj je ukupna kapacitivnost spoja.

ε je permitivnost poluprovodničkog materijala.

A je presečni površinski deo spoja.

d je širina regiona iscrpljenja.

Daleje, odnos između kapacitivnosti i obrnutog naponskog preklona dat je kao

Gde,

Cj je kapacitivnost varaktorske diode.

C je kapacitivnost varaktorske diode kada nije polarizovana.

K je konstanta, često smatrana da je 1.

Vb je barijersi potencijal.

VR je primenjeni obrnuti napon.

m je konstanta zavisna od materijala.

Dodatno, električni ekvivalent varaktorske diode i njegov simbol prikazani su na Slici 2.

Ovo pokazuje da je maksimalna radna frekvencija kruga zavisna od serije otpora (Rs) i kapacitivnosti diode, što se matematički može dati kao

Dodatno, faktor kvaliteta varaktorske diode dat je jednačinom

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

Kao rezultat, može se zaključiti da se kapacitivnost varaktorske diode može menjati menjanjem magnituda obrnutog naponskog preklona, jer menja širinu regiona iscrpljenja, d. Takođe je očigledno iz jednačine kapacitivnosti da je d inverzno proporcionalan C. To znači da se spojna kapacitivnost varaktorske diode smanjuje s povećanjem širine regiona iscrpljenja uzrokovanim povećanjem obrnutog naponskog preklona (VR), kao što pokazuje grafikon na Slici 3. Međutim, važno je napomenuti da iako sve diode imaju slične osobine, varaktorske diode posebno proizvode da bi postigli cilj. Drugim rečima, varaktorske diode se proizvode sa namenom da se dobije određena C-V kriva, što se može postići kontrolovanjem nivoa dopiranja tokom procesa proizvodnje. U skladu sa tim, varaktorske diode se mogu klasifikovati u dva tipa, tzv. nagla varaktorska dioda i hipernagla varaktorska dioda, u zavisnosti od toga da li je p-n spoj linearno ili nelinearno dopiran (redom).