Varicap
Varicap ( et akronym fra det engelske vari (able) - "variable", og cap (acitance) - "[elektrisk] kapacitans ") - en elektronisk enhed, en halvlederdiode , hvis drift er baseret på afhængigheden af barrierekapaciteten af p-n krydset på omvendt spænding .
Varicaps med høj effektdissipation, designet til frekvensmultiplikation i radiosendere, kaldes almindeligvis varactors .
Varicaps bruges som elementer med en elektrisk styret kapacitans i frekvenstuningkredsløb i et oscillerende kredsløb i frekvensselektive kredsløb, frekvensdeling og multiplikation, frekvensmodulation , kontrollerede faseskiftere osv.
Sådan fungerer en varicap
I fravær af en ekstern spænding påført elektroderne i pn-forbindelsen er der en potentialbarriere og et internt elektrisk felt , hvis forekomst skyldes kontaktpotentialforskellen mellem p-type og n-type halvledere. Den normale funktionsmåde for varicap er med omvendt bias. Hvis en omvendt spænding påføres dioden (det vil sige katoden skal have et positivt potentiale i forhold til anoden ), så vil højden af denne potentialebarriere stige. Den eksterne omvendte spænding frastøder elektroner dybt ind i n-området, som et resultat af hvilket det udtømte område af pn-forbindelsen udvider sig, det vil sige halvlederlaget, blottet for ladningsbærere og i det væsentlige er et dielektrikum. Når den omvendte spænding stiger, øges udtømningslagets tykkelse. Dette kan repræsenteres som en flad kondensator , hvor de ikke-udtømte zoner af halvlederen tjener som plader og med en variabel tykkelse af det dielektriske lag.
I overensstemmelse med formlen for kapacitansen af en flad kondensator, med en stigning i afstanden mellem pladerne (forårsaget af en stigning i værdien af den omvendte spænding), vil kapacitansen af pn-forbindelsen falde. Dette fald er begrænset af tykkelsen af basen, ud over hvilken tykkelsen af det udtømte lag ikke kan stige; når denne minimumskapacitet er nået, ændres kapacitansen ikke med en stigning i omvendt spænding. En anden begrænsende faktor i kontrolleret kapacitansnedbrydning er elektrisk lavine med udtømt lag.
Da tykkelsen af dielektrikumet (det udtømte lag) varierer over et bredt område, når den omvendte spænding ændres, bruges dynamisk eller differentiel kapacitans til at karakterisere ændringen i kapacitansen af varicap fra den påførte spænding - kapacitans for en lille ændring i spænding på enheden (parameter for lavt signal). Dynamisk kapacitet er defineret som [1] :
hvor er stigningen af den elektriske ladning af kondensatoren; - spændingsstigning.
Differentialkapacitans ifølge GOST R 52002-2003 er en dynamisk kapacitans til meget langsomme spændingsændringer.
Afhængigheden af dynamisk kapacitans af spænding kaldes kapacitans-spændingskarakteristik og for en varicap er tilnærmelsesvis beskrevet af funktionen:
hvor er enhedens dynamiske kapacitans ved nulspænding; er den påførte omvendte spænding; - en eller anden konstant, som har dimensionen spænding og er omtrent lig med jævnspændingen af pn-forbindelsen, ved små jævnstrømme, for en siliciumanordning, ca. 0,55 V; er en indikator, der karakteriserer værdien af dopingkoncentrationsgradienten i pn-overgangen, for overgange med en jævn, for eksempel lineær ændring i koncentrationen , for skarpe overgange , for overgange med trinvis doping , kan den nå 2 [2] .
Konstruktion
Typisk fremstilles varicaps ved hjælp af plan epitaksial teknologi, som gør det muligt at optimere enhedens elektriske parametre. En høj-modstandsfilm af en lav-doteret n-type halvleder dyrkes på en wafer af en stærkt doteret lav-resistens halvleder (normalt med n-type ledningsevne, betegnet n + ). Ved hjælp af acceptorurenhedsdiffusion dannes et anodelag af p-typen med lav modstand på overfladen af det epitaksiale lag.
Den laterale overflade af strukturen er dækket med smeltbart glas for at beskytte pn-forbindelsen, der kommer frem på overfladen, og for at øge den omvendte gennembrudsspænding.
Grundlæggende elektriske og driftsparametre
- Total kapacitans er kapacitansen målt mellem terminalerne på varicap ved en given omvendt spænding.
- Kapacitansoverlapningsforholdet er forholdet mellem kapacitanser ved to givne værdier af den omvendte spænding på varicap.
- Kvalitetsfaktor - forholdet mellem reaktansen af varicap ved en given frekvens og tabsmodstanden ved en given værdi af kapacitans eller omvendt spænding.
- Konstant omvendt strøm - jævnstrøm , lækstrømmen, der strømmer gennem varicap ved en given omvendt spænding.
- Den maksimalt tilladte DC omvendt spænding.
- Den maksimalt tilladte effekttab .
- Temperaturkoefficienter for kapacitans og kvalitetsfaktor - forholdet mellem den relative ændring i kapacitans (kvalitetsfaktor) af en varicap og den absolutte ændring i temperatur, der forårsagede den. I det generelle tilfælde afhænger disse koefficienter selv af værdien af den omvendte spænding, der påføres varicap.
- Den begrænsende frekvens af varicap er værdien af den frekvens, ved hvilken den reaktive komponent af varicap'ens ledningsevne bliver lig med den aktive komponent. Målingen af begrænsningsfrekvensen udføres ved en specifik given omvendt spænding og temperatur, som igen afhænger af typen af varicap.
Varicap-modeller
Industrien producerer varicaps både i form af diskrete komponenter (for eksempel varicaps fremstillet i USSR og Rusland, KV105, KV109, KV110, KV114, BB148, BB149) og i form af varicap-enheder (for eksempel KVS111).
Ansøgning
Varicaps bruges til frekvensjustering af spændingsstyrede generatorer i frekvenssynthesizere og sweep -frekvensgeneratorer, tuning af frekvensselektive kredsløb med spændingsstyring, i automatiske frekvensstyringssystemer af forskellige radiomodtagere, i parametriske forstærkere , til frekvensmultiplikation i frekvensmultiplikatorer -kontrollerede faseskiftere og andre.
Se også
Noter
- ↑ GOST R 52002-2003 Elektroteknik. Begreber og definitioner af grundlæggende begreber . Hentet 30. marts 2018. Arkiveret fra originalen 16. marts 2018.
- ↑ Variaktorer . Hentet 30. marts 2018. Arkiveret fra originalen 9. oktober 2017.
Litteratur
- Pasynkov VV, Chirkin LK Halvlederenheder: Lærebog for universiteter. - 4. revision. og yderligere udg. - M . : Højere skole, 1987. - S. 184-188. — 479 s. — 50.000 eksemplarer.
- Chernyshev A. A., Ivanov V. I., Galakhov V. D. et al. Dioder og tyristorer / Ed. udg. A. A. Chernysheva. - 2. udg., revideret. og yderligere - M . : Energi, 1980. - 176 s. - (Masseradiobibliotek. Udgave 1005). - 190.000 eksemplarer.
Links
- Varicap - artikel fra Great Soviet Encyclopedia .
| Halvleder dioder | ||
|---|---|---|
| Efter aftale | ||
| LED'er | ||
| Udbedring | ||
| Generator dioder | ||
| Referencespændingskilder | ||
| Andet | ||
| se også |
| |