Varicap

Varicap ( lyhenne englannin sanasta vari (able) - "muuttuja" ja cap (acitance) - "[sähköinen] kapasitanssi") - elektroninen laite, puolijohdediodi , jonka toiminta perustuu estekapasitanssin riippuvuuteen p-n-liitos käänteisessä jännitteessä .

Varikappeja, joilla on suuri tehohäviö ja jotka on suunniteltu taajuuden kertomiseen radiolähettimissä, kutsutaan yleisesti varaktoreiksi .

Varikappeja käytetään sähköisesti ohjatun kapasitanssin omaavina elementteinä värähtelevän piirin taajuudensäätöpiireissä taajuusselektiivisissä piireissä, taajuuden jaossa ja kertolaskussa, taajuusmodulaatiossa , ohjatuissa vaiheensiirtimissä jne.

Kuinka varicap toimii

Jos pn-liitoksessa oleviin elektrodeihin ei ole kytketty ulkoista jännitettä, on olemassa potentiaalisulku ja sisäinen sähkökenttä , jonka esiintyminen johtuu p-tyypin ja n-tyypin puolijohteiden välisestä kosketuspotentiaalierosta . Varicapin normaali toimintatapa on käänteinen bias. Jos diodiin syötetään käänteinen jännite (eli katodilla on oltava positiivinen potentiaali suhteessa anodiin ), tämän potentiaalisulun korkeus kasvaa. Ulkoinen käänteinen jännite hylkii elektroneja syvälle n-alueelle, minkä seurauksena pn-liitoksen tyhjentynyt alue laajenee, eli puolijohdekerros, jossa ei ole varauksenkuljettajia ja joka on olennaisesti dielektrinen. Kun käänteinen jännite kasvaa, tyhjennyskerroksen paksuus kasvaa. Tämä voidaan esittää litteänä kondensaattorina , jossa puolijohteen tyhjentämättömät vyöhykkeet toimivat levyinä ja jonka eristekerroksen paksuus vaihtelee.

Tasaisen kondensaattorin kapasitanssin kaavan mukaisesti, kun levyjen välinen etäisyys kasvaa (johtuen käänteisen jännitteen arvon kasvusta), pn-liitoksen kapasitanssi pienenee. Tätä laskua rajoittaa pohjan paksuus, jonka yli tyhjennetyn kerroksen paksuus ei voi kasvaa; kun tämä minimikapasitanssi saavutetaan, kapasitanssi ei muutu käänteisjännitteen kasvaessa. Toinen hallitun kapasitanssin heikkenemisen rajoittava tekijä on tyhjennetyn kerroksen sähkövyöry.

Koska dielektrisen (tyhjentyneen kerroksen) paksuus vaihtelee laajalla alueella, kun käänteinen jännite muuttuu, dynaamista tai differentiaalista kapasitanssia käytetään karakterisoimaan varikapasitanssin muutosta käytetystä jännitteestä - kapasitanssi pienelle jännitteen muutokselle. laite (vähän signaalin parametri). Dynaaminen kapasiteetti määritellään [1] : $C_{d}$

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

missä on kondensaattorin sähkövarauksen lisäys;

dQ

dU

- jännitteen nousu.

GOST R 52002-2003:n mukainen differentiaalinen kapasitanssi on dynaaminen kapasitanssi erittäin hitaille jännitteen muutoksille.

Dynaamisen kapasitanssin riippuvuutta jännitteestä kutsutaan kapasitanssi-jännite-ominaiskäyräksi ja varikapille sitä kuvaa likimäärin funktio:

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

missä on laitteen dynaaminen kapasitanssi nollajännitteellä;

C_{0}

U

on käytetty käänteinen jännite;

U_{0}

- jokin vakio, jolla on jännitteen mitta ja joka on suunnilleen yhtä suuri kuin pn-liitoksen tasajännite pienillä tasavirroilla, piilaitteelle, noin 0,55 V;

n

on indikaattori, joka kuvaa lisäaineen pitoisuusgradientin arvoa pn-liitoksessa, siirtymille, joissa on tasainen, esimerkiksi lineaarinen konsentraatiomuutos , teräville siirtymille , siirtymille, joissa seostus on vaiheittainen , se voi saavuttaa 2 [2] .

n\noin 0,33

n\noin 0,5

n

Rakentaminen

Tyypillisesti varikapit valmistetaan käyttämällä tasomaista epitaksiaalitekniikkaa, joka mahdollistaa laitteen sähköisten parametrien optimoinnin. Vähän seostetun n-tyypin puolijohteen suuriresistanssinen kalvo kasvatetaan voimakkaasti seostetun pieniresistanssisen puolijohteen kiekolle (yleensä n-tyypin johtavuudella, merkintä n + ). Akseptoriepäpuhtauksien diffuusion avulla epitaksiaalikerroksen pinnalle muodostuu pieniresistanssinen p-tyyppinen anodikerros.

Rakenteen sivupinta on päällystetty sulavalla lasilla suojaamaan pinnalle tulevaa pn-liitosta ja lisäämään käänteistä läpilyöntijännitettä.

Perussähkö- ja toimintaparametrit

Kokonaiskapasitanssi on kapasitanssi, joka mitataan varicapin napojen välillä tietyllä käänteisjännitteellä.
Kapasitanssin päällekkäisyyssuhde on kapasitanssien suhde kahdella annetulla käänteisjännitteen arvolla varicapissa.
Laatutekijä - Varicapin reaktanssin suhde tietyllä taajuudella häviöresistanssiin tietyllä kapasitanssin tai käänteisen jännitteen arvolla.
Vakio käänteisvirta - tasavirta , varicapin läpi kulkeva vuotovirta tietyllä käänteisjännitteellä.
Suurin sallittu DC-käänteinen jännite.
Suurin sallittu tehohäviö .
Kapasitanssin ja laatukertoimen lämpötilakertoimet - varikapin kapasitanssin (laatutekijän) suhteellisen muutoksen suhde sen aiheuttamaan absoluuttiseen lämpötilan muutokseen. Yleisessä tapauksessa nämä kertoimet itse riippuvat varicapiin syötetyn käänteisjännitteen arvosta.
Varicapin rajataajuus on sen taajuuden arvo, jolla varicapin johtavuuden reaktiivinen komponentti tulee yhtä suureksi kuin aktiivinen komponentti. Rajataajuuden mittaus suoritetaan tietyllä käänteisjännitteellä ja lämpötilalla, jotka puolestaan riippuvat varicap-tyypistä.

Varicap mallit

Teollisuus tuottaa varicappeja sekä erillisinä komponentteina (esim. Neuvostoliitossa ja Venäjällä valmistetut varikapit, KV105, KV109, KV110, KV114, BB148, BB149) että varicaps-kokoonpanoina (esim. KVS111).

Sovellus

Varikapeita käytetään jänniteohjattujen generaattoreiden taajuuden virittämiseen taajuussyntetisaattoreissa ja pyyhkäisytaajuusgeneraattoreissa , taajuusselektiivisten piirien virittämiseen jännitteensäädöllä, eri radiovastaanottimien automaattisissa taajuudensäätöjärjestelmissä , parametrisissa vahvistimissa , taajuuden kertomiseen taajuuskertojassa , jännite -ohjatut vaiheensiirtimet ja muut.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ GOST R 52002-2003 Sähkötekniikka. Peruskäsitteiden termit ja määritelmät . Haettu 30. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 16. maaliskuuta 2018. (määrätön)
↑ Variaattorit . Haettu 30. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 9. lokakuuta 2017. (määrätön)

Kirjallisuus

Pasynkov VV, Chirkin LK Puolijohdelaitteet: Oppikirja yliopistoille. - 4. versio. ja ylimääräistä toim. - M . : Korkeakoulu, 1987. - S. 184-188. — 479 s. – 50 000 kappaletta.

Chernyshev A. A., Ivanov V. I., Galakhov V. D. et ai. Diodit ja tyristorit / Toim. toim. A. A. Chernysheva. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M . : Energia, 1980. - 176 s. - (Massaradiokirjasto. Numero 1005). - 190 000 kappaletta.

Linkit

Varicap - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .

Puolijohdediodit
Ajanvarauksella	LEDit Valodiodit Puolijohdelaserit Oikaisu Pulssi korkeataajuus Mikroaaltouuni zener-diodit
LEDit	Superluminesoiva diodi orgaaninen LED Sininen LED Valkoinen LED
Oikaisu	seleenitasasuuntaaja Kuparioksiditasasuuntaaja
Generaattorin diodit	Lumivyörydiodi tunneli diodi Gunn diodi
Viitejännitelähteet	zener diodi Piilotetulla rakenteella Avalanche diodi Stabistori
muu	Schottky diodi käänteinen diodi pin diodi Valodiodi Avalanche-valodiodi Photomatrix Varicap Varactor Magnetodiodi Pistediodi
Katso myös	lambda diodi Kristallin ilmaisin Diodi silta pn -siirtymä