Vad är en varaktordiod?
Vad är en varaktordiod?
Varaktordiod
En varaktordiod definieras som en inversbelagd p-n-diod vars kapacitans kan varieras elektriskt. Dessa dioder kallas också för varicaps, justeringsdioder, spänningsvariabla kapacitansdioder, parametriska dioder och variabla kapacitansdioder.
Funktionen hos p-n-förbindelsen beror på den typ av bias som tillämpas, antingen framåtbias eller bakåtbias. Vid framåtbias minskar bredden på uttöndningsregionen när spänningen ökar.
Å andra sidan ser man att bredden på uttöndningsregionen ökar med en ökning av den tillämpade spänningen i fallet med bakåtbias.
Vid bakåtbias beter sig p-n-förbindelsen som en kondensator. De p- och n-lager fungerar som plattorna i en kondensator, och uttöndningsregionen fungerar som dielektrikum mellan dem.
Därför kan formeln för att beräkna kapacitansen för en parallellplatskondensator också tillämpas på varaktordioden.
Kapacitansen för en varaktordiod kan matematiskt uttryckas som:
Där,
Cj är den totala kapacitansen för förbindelsen.
ε är permitiviteten för halvledarmaterial.
A är tvärsnittsarean för förbindelsen.
d är bredden på uttöndningsregionen.
Vidare ges förhållandet mellan kapacitans och bakåtbiasspänning som
Där,
Cj är kapacitansen för varaktordioden.
C är kapacitansen för varaktordioden när den är obebisad.
K är konstanten, ofta ansedd vara 1.
Vb är barriärpotentialen.
VR är den tillämpade bakåtbiasspänningen.
m är materialberoende konstant.
Utöver detta visas det elektriska kretsäkvivalentet för en varaktordiod och dess symbol i figur 2.
Detta indikerar att den maximala driftfrekvensen för kretsen beror på serie-resistansen (Rs) och diodens kapacitans, vilket matematiskt kan givas som
Utöver detta ges kvalitetsfaktorn för varaktordioden av ekvationen
Där, F och f representerar skärmfrekvensen respektive driftfrekvensen.
Som ett resultat kan man dra slutsatsen att kapacitansen för en varaktordiod kan varieras genom att variera magnituden av bakåtbiasspänningen eftersom den varierar bredden på uttöndningsregionen, d. Det är också uppenbart från kapacitancekvationen att d är omvänt proportionell mot C. Detta betyder att föreningens kapacitans för varaktordioden minskar med en ökning av uttöndningsregionens bredd orsakad av en ökning av bakåtbiasspänningen (VR), som visas av grafen i figur 3. Samtidigt är det viktigt att notera att även om alla dioder visar liknande egenskap, är varaktordioder särskilt tillverkade för att nå målet. Med andra ord tillverkas varaktordioder med avsikten att få en bestämd C-V-kurva, vilket kan uppnås genom att kontrollera dopningsnivån under tillverkningsprocessen. Beroende på detta kan varaktordioder indelas i två typer, nämligen abrupta varaktordioder och hyper-abrupta varaktordioder, beroende på om p-n-förbindelsen är linjärt eller icke-linjärt dopad (respektive).
Tillämpningar
AFC-kretsar
Justering av brokretsar
Justerbara bandpassfilter
Spänningsstyrda oscillatorer (VCOs)
RF-fasförflyttare
Frekvensmultiplikatorer
