Varicap

Varicap ( un acronim din limba engleză vari (able) - „variabil”, și capac (acitanță) - „[electrică] capacitance”) - un dispozitiv electronic, o diodă semiconductoare , a cărei funcționare se bazează pe dependența capacității de barieră a joncțiunea p-n pe tensiune inversă .

Varicaps cu putere mare de disipare, concepute pentru multiplicarea frecvenței în transmițătoarele radio, sunt denumite în mod obișnuit varactor .

Varicaps sunt utilizate ca elemente cu o capacitate controlată electric în circuitele de reglare a frecvenței ale unui circuit oscilator în circuite selective de frecvență, diviziune și multiplicare a frecvenței, modulare a frecvenței, defazatoare controlate etc.

Cum funcționează un varicap

În absența unei tensiuni externe aplicate electrozilor din joncțiunea pn, există o barieră de potențial și un câmp electric intern , a cărui apariție se datorează diferenței de potențial de contact dintre semiconductorii de tip p și de tip n. Modul normal de funcționare al varicapului este invers. Dacă se aplică o tensiune inversă diodei (adică catodul trebuie să aibă un potențial pozitiv în raport cu anodul ), atunci înălțimea acestei bariere de potențial va crește. Tensiunea inversă externă respinge electronii adânc în regiunea n, drept urmare regiunea epuizată a joncțiunii pn se extinde, adică stratul semiconductor, lipsit de purtători de sarcină și fiind în esență un dielectric. Pe măsură ce tensiunea inversă crește, grosimea stratului de epuizare crește. Acesta poate fi reprezentat ca un condensator plat , în care zonele neepuizate ale semiconductorului servesc drept plăci și cu o grosime variabilă a stratului dielectric.

În conformitate cu formula pentru capacitatea unui condensator plat, cu o creștere a distanței dintre plăci (cauzată de o creștere a valorii tensiunii inverse), capacitatea joncțiunii pn va scădea. Această scădere este limitată de grosimea bazei, dincolo de care grosimea stratului epuizat nu poate crește; la atingerea acestei capacități minime, capacitatea nu se modifică odată cu creșterea tensiunii inverse. Un alt factor limitator în degradarea controlată a capacității este avalanșa electrică a stratului epuizat.

Deoarece grosimea dielectricului (stratul epuizat) variază într-o gamă largă atunci când tensiunea inversă se modifică, capacitatea dinamică sau diferențială este utilizată pentru a caracteriza modificarea capacității varicapului de la tensiunea aplicată - capacitate pentru o mică modificare a tensiunii pe dispozitivul (parametru de semnal scăzut). Capacitatea dinamică este definită ca [1] : $C_{d}$

C_{d}(U)=dQ/dU,

unde este creșterea sarcinii electrice a condensatorului;

dQ

dU

- cresterea tensiunii.

Capacitatea diferențială conform GOST R 52002-2003 este o capacitate dinamică pentru schimbări foarte lente de tensiune.

Dependența capacității dinamice de tensiune se numește caracteristică capacitate-tensiune și pentru un varicap este descrisă aproximativ de funcția:

C_{d}(U)={\frac {C_{0}}{(1+U/U_{0})^{n}}},

unde este capacitatea dinamică a dispozitivului la tensiune zero;

C_{0}

U

este tensiunea inversă aplicată;

U_{0}

- oarecare constantă, care are dimensiunea tensiunii și este aproximativ egală cu tensiunea continuă a joncțiunii pn, la curenți continui mici, pentru un dispozitiv de siliciu, aproximativ 0,55 V;

n

este un indicator care caracterizează valoarea gradientului de concentrație de dopant în joncțiunea pn, pentru tranziții cu o schimbare lină, de exemplu, liniară a concentrației , pentru tranziții ascuțite , pentru tranziții cu dopaj în trepte , poate ajunge la 2 [2] .

n\aproximativ 0,33

n\aproximativ 0,5

n

Constructii

În mod obișnuit, varicaps sunt fabricate folosind tehnologia epitaxială plană, care permite optimizarea parametrilor electrici ai dispozitivului. O peliculă de înaltă rezistență a unui semiconductor de tip n dopat scăzut este crescută pe o placă a unui semiconductor de rezistență scăzută puternic dopat (de obicei cu conductivitate de tip n, notat cu n + ). Cu ajutorul difuziei de impurități acceptoare, pe suprafața stratului epitaxial se formează un strat de anod de tip p cu rezistență scăzută.

Suprafața laterală a structurii este acoperită cu sticlă fuzibilă pentru a proteja joncțiunea pn care iese pe suprafață și pentru a crește tensiunea inversă de rupere.

Parametrii electrici și de funcționare de bază

Capacitatea totală este capacitatea măsurată între bornele varicapului la o tensiune inversă dată.
Raportul de suprapunere a capacităților este raportul capacităților la două valori date ale tensiunii inverse pe varicap.
Factorul de calitate - raportul dintre reactanța varicapului la o frecvență dată și rezistența la pierderi la o valoare dată a capacității sau a tensiunii inverse.
Curent invers constant - curent continuu , curentul de scurgere care curge prin varicap la o tensiune inversă dată.
Tensiunea inversă DC maximă admisă.
Puterea disipată maximă admisă .
Coeficienții de temperatură ai capacității și factorului de calitate - raportul dintre modificarea relativă a capacității (factorul de calitate) a unui varicap și modificarea absolută a temperaturii care a provocat-o. În cazul general, acești coeficienți depind înșiși de valoarea tensiunii inverse aplicate varicapului.
Frecvența limită a varicapului este valoarea frecvenței la care componenta reactivă a conductibilității varicapului devine egală cu componenta activă. Măsurarea frecvenței de limitare se efectuează la o anumită tensiune inversă și temperatură dată, care, la rândul lor, depind de tipul de varicap.

Modele Varicap

Industria produce varicaps atât sub formă de componente discrete (de exemplu, varicaps fabricate în URSS și Rusia, KV105, KV109, KV110, KV114, BB148, BB149), cât și sub formă de ansambluri varicap (de exemplu, KVS111).

Aplicație

Varicaps sunt utilizate pentru reglarea frecvenței generatoarelor controlate de tensiune în sintetizatoare de frecvență și generatoare de frecvență de baleiere , reglarea circuitelor selective de frecvență cu control al tensiunii, în sistemele automate de control al frecvenței ale diverselor receptoare radio, în amplificatoare parametrice , pentru multiplicarea frecvenței în multiplicatori de frecvență , tensiune -defazatoare controlate si altele.

Vezi și

Note

↑ GOST R 52002-2003 Inginerie electrică. Termeni și definiții ale conceptelor de bază . Preluat la 30 martie 2018. Arhivat din original la 16 martie 2018. (nedefinit)
↑ Variatorii . Preluat la 30 martie 2018. Arhivat din original la 9 octombrie 2017. (nedefinit)

Literatură

Pasynkov VV, Chirkin LK Dispozitive semiconductoare: manual pentru universități. - a 4-a revizuire. si suplimentare ed. - M . : Şcoala superioară, 1987. - S. 184-188. — 479 p. — 50.000 de exemplare.

Chernyshev A. A., Ivanov V. I., Galahov V. D. și colab. Diode și tiristoare / Ed. ed. A. A. Cernîşeva. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M . : Energie, 1980. - 176 p. - (Bibliotecă radio de masă. Numărul 1005). - 190.000 de exemplare.

Link -uri

Varicap - articol din Marea Enciclopedie Sovietică .

Diode semiconductoare
Prin programare	LED-uri Fotodiode Laserele semiconductoare Rectificarea Puls frecventa inalta Cuptor cu microunde diode zener
LED-uri	Diodă superluminiscentă LED organic LED albastru LED alb
Rectificarea	redresor cu seleniu Redresor cu oxid de cupru
Diode generatoare	Diodă de avalanșă dioda tunel Dioda Gunn
Surse de tensiune de referință	diodă Zener Cu structură ascunsă Diodă de avalanșă Stabistor
Alte	Dioda Schottky diodă inversată dioda pin Fotodiodă Fotodiodă de avalanșă Fotomatrice Varicap Varactor Magnetodioda Dioda de punct
Vezi si	dioda lambda Detector de cristale Pod de diode pn -tranzitie