Для чего нужен варикап: Принцип работы и область применения варикапов

Содержание

Принцип работы и область применения варикапов

Варикап – полупроводниковый диод, главным параметром которого является изменяемая под напряжением емкость. В устройстве применяется зависимость емкости p-n перехода и приложенного обратного напряжения.

Среди основных характеристик варикапа:

  • коэффициент перекрытия по емкости;
  • общая емкость;
  • постоянный обратный ток;
  • постоянное обратное напряжение;
  • рассеиваемая мощность.

Область применения

Работа варикапа актуальна при перестройке частоты узлов в электроаппаратуре. Устройства используются в частотозадающих электронных цепях, поскольку позволяют быстро и просто изменять рабочую частоту. Такое возможно, благодаря изменению емкости системы, которая меняется при изменении управляющего напряжения. Варикапы включены в схемы радиоприемников и беспроводных модулей для передачи данных, используются в устройствах, где задействованы частотозависимые цепи.

Преимуществами использования полупроводниковых диодов с емкостью, зависящей от приложенного напряжения, являются:

  • возможность увеличения количества одновременно перестраиваемых контуров;
  • малые габариты узла настройки;
  • снижение паразитных излучений, передаваемых от гетеродинов;
  • возможность включения варикапов около контурных катушек;
  • удобное сочетание фиксированной и плавной настройки, благодаря подаче ранее установленных управляющих напряжений;
  • хорошее сопротивление механическому воздействию;
  • согласованность с цепями АПЧ;
  • надежность и отсутствие микрофонного эффекта;
  • возможность автоматизированного поиска частоты и дистанционного управления.

Схемы подключения варикапа

В LC-генераторах транзисторного типа это устройство работает в качестве элемента емкостного сопротивления. Подключается к резонансному контуру последовательно или параллельно. Упрощенная схема подразумевает включение вместо конденсатора в параллельно резонансном контуре.

Если разрабатывается модулятор, нужно предусмотреть подачу напряжения смещения величины на его выводы. В состав каскада включают цепь формирования напряжения смещения. Данный вид цепи в мини-передатчиках зачастую выполняется на резисторах.

Схема параллельного колебательного контура образуется катушкой и емкостью полупроводника. Также в цепь включают разделительный конденсатор.

Последовательное подключение подразумевает включение полупроводника последовательно с конденсатором контура или катушкой индуктивности. Применяются схемы, в которых варикап подключается комбинированно, с частичным включением.

Маркировка отечественных варикапов

Обозначение включает буквы и цифры. Первая буква или цифра указывает на материал изготовления. Вторая – на тип по функциональному назначению (обозначается буквой «В»). Третья цифра указывает на электрические свойства. Четвертая и пятая цифры показывают порядковый номер разработки. Шестая буква обозначает параметры варикапа.

За что отвечает вариакап

Электронно-дырочный, или p-n переход, если к нему приложено обратное сопротивление, имеет свойства конденсатора. При изменении напряжения, изменяется и толщина p-n перехода, а значит емкость между слоями полупроводника. Сам переход выступает диэлектриком. Данное явление описывает принцип работы варикапа (varicap). Устройство используется в качестве конденсатора переменной емкости, которая зависит от напряжения на переходе. При изменении напряжения можно изменить и емкость.


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Другие материалы по теме


Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.


Варикап.

Обозначение, параметры и применение варикапа

В современной электронике появляется всё больше электронных компонентов управляемых напряжением. Это связано с активным развитием цифровой техники. Ранее электронная аппаратура управлялась всевозможными ручками регулировки, кнопками, многопозиционными переключателями, т.е. руками.

Цифровая техника избавила нас от этого, а взамен дала возможность управлять и настраивать устройства посредством кнопок и экранного меню. Всё это было бы невозможно без электронных компонентов, управляемых напряжением. К одному из таких электронных компонентов можно отнести варикап.

Варикап – это полупроводниковый диод, который изменяет свою ёмкость пропорционально величине приложенного обратного напряжения от единиц до сотен пикофарад. Так изображается варикап на принципиальной схеме.

Как видим, его изображение очень напоминает условное изображение полупроводникового диода. И это не случайно. Дело в том, что p-n переход любого диода обладает так называемой барьерной ёмкостью. Сама по себе барьерная ёмкость перехода для диода нежелательна. Но и этот недостаток смогли использовать. В результате был разработан варикап – некий гибрид диода и переменного конденсатора, ёмкость которого можно менять с помощью напряжения.

Как известно, при подаче обратного напряжения на диод, он закрыт и не пропускает электрический ток. В таком случае p-n переход выполняет роль своеобразного изолятора, толщина которого зависит от величины обратного напряжения (Uобр). Меняя величину обратного напряжения (Uобр), мы меняем толщину перехода – этого самого изолятора. А поскольку электрическая ёмкость C зависит от площади обкладок, в данном случае площади p-n перехода, и расстояния между обкладками – толщины перехода, то появляется возможность менять ёмкость p-n перехода с помощью напряжения. Это ещё называют электронной настройкой.

На варикап прикладывают обратное напряжение, что изменяет величину ёмкости барьера p-n перехода.

Отметим, что барьерная ёмкость есть у всех полупроводниковых диодов, и она уменьшается по мере увеличения обратного напряжения на диоде. Но вот у варикапов эта ёмкость может меняться в достаточно широких пределах, в 3 – 5 раз и более.

Положительные качества варикапа.

У варикапов очень маленькие потери электрической энергии и малый ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости) поэтому их с успехом применяют даже на очень высоких частотах, где ёмкость конденсатора измеряется долями пикофарад. Это очень важно, так как если бы ёмкость варикапа была нестабильна из-за утечек (потери электрической энергии) и температуры (ТКЕ), то частота колебательного контура «уходила» и «гуляла», т.е. менялась. А это недопустимо! Познакомьтесь с колебательным контуром, и вы сразу поймёте насколько это важно.

Как работает варикап?

На рисунке показана типовая схема управления варикапом.

R2 — переменный резистор. С помощью винта по рабочей поверхности этого резистора перемещается ползунок, который плавно изменяет сопротивление, а, соответственно, и величину обратного напряжения (Uобр), подаваемого на варикап. Конденсатор С1 препятствует попаданию на индуктивность L1 постоянного напряжения. Постоянный резистор R1 уменьшает шунтирующее действие резистора R2 на контур, что позволяет сохранить резонансные свойства контура. Как видим, ёмкость варикапа входит в состав колебательного контура. Меняя ёмкость варикапа, мы изменяем параметры колебательного контура и, следовательно, частоту его настройки. Так реализуется электронная настройка.

В современных цветных телевизорах есть такая функция – автонастройка (автопоиск) телеканалов. Нажимаем на кнопку, и весь диапазон сканируется на предмет наличия вещательных программ – телеканалов. Так вот этой функции просто бы не существовало, если бы не было варикапа.

В телевизоре управляющей схемой формируется плавно меняющееся напряжение настройки, которое и подаётся на варикап. За счёт этого меняются параметры колебательного контура приёмника (тюнера) и он настраивается на тот или иной телеканал. Затем происходит запоминание напряжения настройки на каждый из найденных телеканалов, и мы можем переключаться на любой из них, когда захотим.

Кроме обычных варикапов очень часто используют сдвоенные и строенные варикапы с общим катодом. Вот такой вид они имеют на принципиальных схемах.

Они используются, как правило, в радиоприёмных устройствах, где необходимо одновременно перестраивать входной контур и гетеродин с помощью одного потенциометра. Имеются так же обычные сборки, когда в одном корпусе размещается несколько варикапов электрически не связанные между собой.

Параметры варикапов.

Несмотря на то, что варикап разработан на базе диода, это всё-таки конденсатор и именно параметры, связанные с ёмкостью и являются основными. Вот лишь некоторые из них:

  • Максимальное обратное постоянное напряжение (Uобр. max.). Измеряется в вольтах (В). Это максимальное напряжение, которое можно подавать на варикап. Напомним, что ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём.

  • Номинальная ёмкость варикапа (СВ). Это ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении. Поскольку варикапы выпускаются на различные значения ёмкости, начиная от долей пикофарады и до сотен пикофарад, то их ёмкость измеряют, подавая определённую величину обратного напряжения на варикап. Оно может быть равным 4 и более вольтам, и, как правило, указывается в справочных данных.

    Также может указываться минимальная и максимальная ёмкость варикапа (Cmin и Cmaх). Это связано с тем, что параметры выпускаемых варикапов могут несколько отличаться. Поэтому в справочных данных указывают минимально- и максимально- возможную ёмкость варикапа при фиксированном обратном напряжении (

    Uобр). Это и есть Cmax и Cmin.

    У импортных варикапов обычно указывается только одна величина Cd (или Cд) – ёмкость варикапа при обратном напряжении, близком к максимальному. Например, для импортного варикапа BB133 ёмкость Cd = 2,6 pF (пФ) при обратном напряжении VR = 28 V.

  • Коэффициент перекрытия по ёмкости (Кс). Этот параметр показывает отношение максимальной ёмкости варикапа к минимальной. Считается так:
  • Например, для отечественного варикапа КВ109А коэффициент перекрытия Кс равен 5,5. Ёмкость при Uобр = 25 В составляет 2,8 пФ (Это –

    Cmin). Так как диапазон обратного напряжения для варикапа КВ109А составляет 3 – 25 вольт, то используя формулу, можно узнать ёмкость этого варикапа при обратном напряжении в 3 вольта. Оно составит 15,4 пФ.(Это – Cmax).

    В документации на импортные варикапы так же указывается коэффициент перекрытия. Он называется capacitance ratio. Формула, по которой считается этот параметр, выглядит так (для варикапа BB133).

    Как видим, берётся ёмкость варикапа при обратном напряжении в 0,5 V и в 28 V. Так как ёмкость варикапа уменьшается при увеличении обратного напряжения на нём, то становиться ясно, что эта формула расчёта аналогична той, что применяется для расчёта Кс.

Все остальные параметры можно считать несущественными. В некоторых случаях необходимо обратить внимание на граничную частоту, но это не столь важно, поскольку варикапы уверенно работают во всём радио и телевизионном диапазоне.

 

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Применение варикапов

Основными преимуществами данного метода являются: малые габариты узла настройки; возможность очень просто увеличить количество одновременно перестраиваемых контуров; отсутствие габаритных механических элементов, позволяющее размещать варикапы непосредственно около контурных катушек; возможность снижения паразитных излучений от элементов гетеродинов и т. Большие значения встречаются в диодах, которые имеют повышенный коэффициент перекрытия по емкости. Эквивалентная схема варикапа при работе в режиме обратного смещения представлена на рис. Добротность варикапа зависит от сопротивления материала и от сопротивления потерь запирающего слоя сопротивления утечки. Общее выражение для добротности варикапа:. На низких частотах преобладающими являются потери в переходе, которые падают с увеличением частоты, то есть добротность варикапа растет.


Поиск данных по Вашему запросу:

Применение варикапов

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Зачем Нужны БЕСКОНТАКТНЫЕ ДАТЧИКИ /Индуктивные, Ёмкостные, Оптические/

Изучить принцип действия, характеристики и параметры варикапов


Варикап — полупроводниковый диод, главным параметром которого является изменяемая под напряжением емкость. В устройстве применяется зависимость емкости p-n перехода и приложенного обратного напряжения. Работа варикапа актуальна при перестройке частоты узлов в электроаппаратуре.

Устройства используются в частотозадающих электронных цепях, поскольку позволяют быстро и просто изменять рабочую частоту. Такое возможно, благодаря изменению емкости системы, которая меняется при изменении управляющего напряжения. Варикапы включены в схемы радиоприемников и беспроводных модулей для передачи данных, используются в устройствах, где задействованы частотозависимые цепи.

Преимуществами использования полупроводниковых диодов с емкостью, зависящей от приложенного напряжения, являются:. В LC-генераторах транзисторного типа это устройство работает в качестве элемента емкостного сопротивления. Подключается к резонансному контуру последовательно или параллельно.

Упрощенная схема подразумевает включение вместо конденсатора в параллельно резонансном контуре. Если разрабатывается модулятор, нужно предусмотреть подачу напряжения смещения величины на его выводы.

В состав каскада включают цепь формирования напряжения смещения. Данный вид цепи в мини-передатчиках зачастую выполняется на резисторах. Схема параллельного колебательного контура образуется катушкой и емкостью полупроводника. Также в цепь включают разделительный конденсатор. Последовательное подключение подразумевает включение полупроводника последовательно с конденсатором контура или катушкой индуктивности.

Применяются схемы, в которых варикап подключается комбинированно, с частичным включением. Обозначение включает буквы и цифры. Первая буква или цифра указывает на материал изготовления. Третья цифра указывает на электрические свойства. Четвертая и пятая цифры показывают порядковый номер разработки. Шестая буква обозначает параметры варикапа. Электронно-дырочный, или p-n переход, если к нему приложено обратное сопротивление, имеет свойства конденсатора.

При изменении напряжения, изменяется и толщина p-n перехода, а значит емкость между слоями полупроводника. Сам переход выступает диэлектриком. Данное явление описывает принцип работы варикапа varicap. Устройство используется в качестве конденсатора переменной емкости, которая зависит от напряжения на переходе. При изменении напряжения можно изменить и емкость.

Обратная связь Получить информацию о наличии товара вы можете у наших менеджеров, позвонив по телефону Электронные компоненты Статьи по радиоэлектронике Область применения и принцип работы варикапа. Обновлена: 02 Июня 0. Поделиться с друзьями. Среди основных характеристик варикапа: коэффициент перекрытия по емкости; общая емкость; постоянный обратный ток; постоянное обратное напряжение; рассеиваемая мощность. Область применения Работа варикапа актуальна при перестройке частоты узлов в электроаппаратуре.

Преимуществами использования полупроводниковых диодов с емкостью, зависящей от приложенного напряжения, являются: возможность увеличения количества одновременно перестраиваемых контуров; малые габариты узла настройки; снижение паразитных излучений, передаваемых от гетеродинов; возможность включения варикапов около контурных катушек; удобное сочетание фиксированной и плавной настройки, благодаря подаче ранее установленных управляющих напряжений; хорошее сопротивление механическому воздействию; согласованность с цепями АПЧ; надежность и отсутствие микрофонного эффекта; возможность автоматизированного поиска частоты и дистанционного управления.

Схемы подключения варикапа В LC-генераторах транзисторного типа это устройство работает в качестве элемента емкостного сопротивления. Маркировка отечественных варикапов Обозначение включает буквы и цифры. За что отвечает вариакап Электронно-дырочный, или p-n переход, если к нему приложено обратное сопротивление, имеет свойства конденсатора.

Была ли статья полезна? Оцените статью. Виды и классификация диодов. Как устроен туннельный диод. Исчерпывающая информация о фотодиодах. Анатолий Мельник.

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент. Комментарии Нет комментариев Добавить комментарий.

Да Нет Оцените статью.


Варикапы. Основные параметры варикапов

Category: physics. Similar presentations:. Основные параметры и характеристики передающих антенн. Основные параметры элементов электрической цепи.

Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного.

Варикап: его особенности и применение

Современная электроника с каждым днем пополняется все большим количеством электронных компонентов, управляемых напряжением. К такому компоненту относится и варикап — полупроводниковый диод, изменяющий свою емкость пропорционально величине приложенного обратного напряжения. P-n переход в любом диоде содержит барьерную емкость, которая сама по себе является нежелательной для диода. Однако варикап является гибридом диода и переменного конденсатора, и его емкость можно регулировать с помощью напряжения. Граничная частота сегодня не является обязательным условием, потому что варикап работает во всех радио- и телевизионных диапазонах. Варикап имеет малые потери электроэнергии, поэтому его удобно применять на очень высоких частотах. Наряду с обычным варикапом сегодня успешно используются сдвоенный и встроенный варикапы с общим катодом. Их применяют в радиоприемниках, где необходима перестройка входного контура и гетеродина при помощи одного потенциометра.

Технология устройств функциональной Электроники. Лабораторные работы

Варикап — полупроводниковый диод, главным параметром которого является изменяемая под напряжением емкость. В устройстве применяется зависимость емкости p-n перехода и приложенного обратного напряжения. Работа варикапа актуальна при перестройке частоты узлов в электроаппаратуре. Устройства используются в частотозадающих электронных цепях, поскольку позволяют быстро и просто изменять рабочую частоту. Такое возможно, благодаря изменению емкости системы, которая меняется при изменении управляющего напряжения.

Основное применение варикапов — электрическая перестройка резонансной частоты колебательных контуров. Включение варикапа в цепь для этой цели выполняют по схеме в соответствии с рисунком 2.

Варикапы, туннельные и обращенные диоды: конструкция, принцип действия, характеристики, применение

Настройка ведется механическим способом — счетверенным блоком конденсаторов переменной емкости, включенным в контуры с четвертьволновыми отрезками линий. Применение варикапов в селекторах метрового и дециметрового диапазонов дает возможность осуществить бесконтактное сенсорное переключение каналов. Большим преимуществом такого переключения является отсутствие каких бы то ни было механически переключаемых контактов, которые в процессе длительной эксплуатации телевизора могут окисляться, стираться и ломаться. Сенсорное переключение осуществляется легким прикосновением чувствительных окончаний кожи пальцев к ламелям, соединенным с триггерами, которые при опрокидывании изменяют напряжение на варикапах в селекторе. Применение сенсорных переключателей создает большие удобства для телезрителей, которым в этом случае не приходится применять каких-либо механических усилий для управления переключателем каналов. На основе варикапов выполняют усилители-модуляторы и параметрические усилители.

Перестраиваемые фильтры на варикапах

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Задача по физике 1 ставка. Провод КСПВ, вопрос к электрикам 1 ставка. Мощность рассеивания транзистора?

Из нашей статьи вы узнаете об области применения варикапов, схемах их подключения, маркировки, свойствах и назначении.

Перестраиваемые фильтры на варикапах. Варикап обозначение на схеме

Применение варикапов

Работа большинства полупроводниковых приборов — и в том числе варикапов — основана на использовании свойств электрического перехода — переходного слоя в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности или разными значениями удельной электрической проводимости. Электрический переход между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность n-типа, а другая — р-типа, называется электронно-дырочным переходом. Бывают симметричные и несимметричные р-n-переходы.

Область применения варикапов | Варикапы | Справочник

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ЧТО ТАКОЕ ТИРИСТОРЫ. ЗАЧЕМ НУЖНЫ ТИРИСТОРЫ

Варикап — это полупроводниковый диод , который способен изменять свою ёмкость в зависимости от приложенного обратного напряжения. Варикапы предназначены для применения в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью. Варикапы используются, в основном, в радиоприёмных узлах телевизоров, приёмников и радиотелефонов для настройки на частоту передатчика. Раньше в таких узлах применялись переменные конденсаторы , которые имели большие габариты и массу, а также другие недостатки. Применение варикапов позволило в разы уменьшить габариты и массу радиоприёмной аппаратуры. Внешний вид варикапов примеры показан на рис.

Условно графическое изображение варикапа на принципиальных схемах сочетает в себе обозначение диода и емкости конденсатора.

Область применения и принцип работы варикапа

Варикап — это полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения. При подаче на диод обратного напряжения изменяется ширина p-n перехода, а следовательно, изменяется величина барьерной емкости. Таким образом, имеется возможность изменять емкость электрическим способом. Основной характеристикой варикапа является зависимость его емкости от обратного напряжения — вольт-фарадная характеристика. На рис.

Варикап — это полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в качестве управляемой электрическим напряжением емкости. Варикап работает при обратном напряжении, приложенном к р-n— переходу. Его емкость меняется в широких пределах, а ее значение определяют из выражения. Эквивалентная схема варикапа и его условное обозначение приведены на рис.


Особенности применения варикапов — Club155.ru

 

В настоящее время практически во всех перестраиваемых по частоте узлах электронной аппаратуры вместо устаревших механических методов перестройки используется электронная перестройка с помощью варикапов — полупроводниковых приборов с емкостью, зависящей от величины приложенного напряжения. Основными преимуществами данного метода являются: малые габариты узла настройки; возможность очень просто увеличить количество одновременно перестраиваемых контуров; отсутствие габаритных механических элементов, позволяющее размещать варикапы непосредственно около контурных катушек; возможность снижения паразитных излучений от элементов гетеродинов и т.п. за счет введения качественной экранировки каждого каскада; легкое сочетание плавной настройки и фиксированной, которая обеспечивается подачей на варикапы заранее установленных управляющих напряжений; хорошее согласование с цепями АПЧ; большое сопротивление механическим воздействиям, а следовательно, большая надежность и полное отсутствие микрофонного эффекта; возможность дистанционного управления и автоматизированного поиска нужной частоты без применения механических узлов.n } \),

где:

    \(K\) — постоянная величина, зависящая от геометрических размеров и физических свойств перехода (диэлектрической проницаемости материала),

    \(\varphi_к\) — контактная разность потенциалов перехода, равная 0,8…0,09 В для кремниевых варикапов и 0,35…0,45 для германиевых;

    \(n\) — показатель, зависящий от концентрации примесей в переходе, т.е. от технологии изготовления диода.

 

В наиболее распространенных в настоящее время варикапах \(n\) < 0,5. Большие значения встречаются в диодах, которые имеют повышенный коэффициент перекрытия по емкости.

 

Эквивалентная схема варикапа при работе в режиме обратного смещения представлена на рис. 3.6-52 (в схеме не показаны индуктивность выводов и емкость корпуса).

 

Рис. 3.6-52. Эквивалентная схема варикапа

 

Здесь:

    \(R_ш\) — сопротивление потерь запирающего слоя,

    \(R_п\) — последовательное сопротивление потерь материала полупроводника и контактов,

    \(C_б\) — барьерная емкость перехода.2 R_п R_ш + 1} \)

     

    В общем случае значения \(R_п\) и \(R_ш\) также зависят от частоты сигнала. На низких частотах преобладающими являются потери в переходе, которые падают с увеличением частоты, т.е. добротность варикапа растет. На высоких частотах значительными становятся потери в материале полупроводника, а добротность варикапа падает. Частота, на которой добротность варикапа имеет максимальное значение:

    \( f_0 = \cfrac{1}{2 \pi \sqrt{R_п R_ш}}\) 

     

    при этом выражение для максимальной добротности:

    \( Q_{max} = \cfrac{1}{2} \sqrt{\cfrac{R_ш}{R_п}}\)

     

    Обычно варикапы используются на частотах приблизительно на порядок выше \(f_0\) .

     

    Добротность варикапа существенно зависит от емкости перехода, которая, в свою очередь, зависит от величины приложенного напряжения. В результате с увеличением этого напряжения добротность варикапа увеличивается. Верхней границей управляющего напряжения является максимально допустимое обратное напряжение перехода, а нижняя определяется моментом открывания перехода. Чтобы переход все время оставался обратно смещенным, минимальная величина управляющего напряжения в предельном случае должна быть не меньше амплитуды переменного напряжения ВЧ сигнала на перестраиваемом контуре. Кроме того, минимально допустимое управляющее напряжение определяется величиной допустимых искажений формы резонансной кривой контура. В случае, если амплитуда сигнала соизмерима с величиной управляющего напряжения, средняя емкость варикапа не будет равна емкости, измеренной при малом сигнале, так как емкость за один полупериод ВЧ сигнала будет изменяться больше, чем за другой (рис. 3.6-53). Поэтому с ростом амплитуды сигнала контур расстраивается и его добротность падает.

     

    Рис. 3.6-53. Искажение сильного сигнала при малом значении управляющего напряжения

     

    Поскольку, как было показано выше, с увеличением управляющего напряжения добротность варикапа увеличивается, целесообразно выбирать возможно более высокие величины управляющих напряжений. Однако с увеличением управляющего напряжения крутизна вольт-фарадной характеристики варикапа уменьшается, т.е. при больших величинах управляющих напряжений для перекрытия заданного диапазона частот необходим больший диапазон изменения управляющего напряжения. Коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот дополнительно уменьшается из-за наличия собственной емкости контурной катушки и других подключаемых параллельно контуру конденсаторов (для подстройки, для компенсации разброса параметров контура и т.п.).

     

    Возможные схемы включения варикапа в контур (без цепей смещения по постоянному току) показаны на рис. 3.6-54. Когда необходимо обеспечить перекрытие заданного диапазона частот при минимальном возможном диапазоне управляющих напряжений, варикап в контур включают по схеме рис. 3.6-54а. Требуемый коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот достигается соответствующим выбором емкости \(C_0\) и емкостей \(C_{min}\) и \(C_{max}\) варикапа, определяемых типом варикапа и диапазоном изменения управляющего напряжения на нем. Чем меньше значение \(C_0\), тем большее перекрытие по частоте можно обеспечить при заданном диапазоне управляющих напряжений (уменьшение \(C_0\) обычно возможно только до определенного предела, поскольку при этом для сохранения резонансной частоты контура на прежнем уровне приходится изменять намоточные данные индуктивности, входящей в контур, что увеличивает ее собственную емкость и влияет на общую добротность контура).

     

    Рис. 3.6-54. Схемы включения варикапа в контур

     

    В некоторых случаях при использовании для перестройки контуров варикапов важным фактором является обеспечение высокой добротности избирательных цепей. При этом для уменьшения влияния потерь в варикапе искусственно уменьшают долю емкости варикапа в полной емкости за счет введения дополнительных конденсаторов постоянной емкости (\(C1\) на рис. 3.6-54б) с малыми потерями. Однако для сохранения прежнего коэффициента перекрытия по частоте необходимо расширять пределы изменения управляющего напряжения варикапа и заходить в область более низких добротностей самого варикапа, так что выигрыш в добротности избирательной цепи возможен лишь при определенных соотношениях между емкостями варикапа и дополнительных конденсаторов. Наибольший выигрыш в добротности на нижнем конце диапазона частот получается при всяческом уменьшении величин емкостей конденсаторов контура.

     

    При конструировании схем с варикапами следует иметь в виду, что при изменении температуры окружающей среды емкость (и добротность) варикапов меняется. Это обусловлено изменениями контактной разности потенциалов и диэлектрической проницаемости используемого полупроводникового материала. Изменение емкости происходит в направлении увеличения общей емкости с повышением температуры, т.е. температурный коэффициент емкости варикапа (\(\alpha_C\)) положителен и зависит от величины приложенного управляющего напряжения.

    Изменение контактной разности потенциалов при изменении температуры почти линейно во всем рабочем диапазоне температур варикапа (уменьшается приблизительно на 2,3 мВ при повышении температуры на 1 °C). При малых значениях управляющих напряжений контактная разность потенциалов достаточно велика по сравнению с общим напряжением смещения на переходе, что приводит к значительному изменению емкости варикапа при колебаниях температуры. По мере увеличения управляющего напряжения изменения емкости становятся менее значительными. Для кремниевых варикапов в интервале управляющих напряжений 2…10 В значение \(\alpha_C\) примерно обратно пропорционально величине управляющего напряжения.

    При значениях управляющих напряжений, больших чем 15…20 В, величина \(\alpha_C\) почти не зависит от приложенного напряжения и определяется температурной зависимостью диэлектрической проницаемости материала перехода, которая остается постоянной во всем диапазоне изменения управляющего напряжения.

    Поскольку изменение емкости варикапа под влиянием температуры окружающей среды возникает за счет двух несвязанных между собой факторов, лучшая температурная компенсация достигается, если обеспечить отдельную компенсацию обоих эффектов.

    В зависимости от выбранного диапазона управляющих напряжений и от требований к точности компенсации \(\alpha_C\) в схему могут вводиться различные элементы, компенсирующие влияние температуры либо на изменение контактной разности потенциалов, либо на изменение диэлектрической проницаемости полупроводникового материала перехода, либо одновременно на то и другое. Простые методы температурной компенсации, когда в контур включаются конденсаторы с отрицательным температурным коэффициентом емкости, могут использоваться лишь в схемах с малыми пределами изменения управляющих напряжений (не более 1,5…2 раза).

    Для компенсации изменения контактной разности потенциалов достаточно добавить дополнительный источник управляющего напряжения (корректирующее напряжение), включив его последовательно с основным источником. Такое корректирующее напряжение должно иметь противоположную полярность и не зависеть от величины основного управляющего напряжения, но зависеть от температуры также, как и величина контактной разности потенциалов варикапа. Требуемую характеристику можно получить от прямосмещенного кремниевого диода. На рис. 3.6‑55 показана схема, обеспечивающая компенсацию температурных изменений контактной разности потенциалов варикапа с помощью кремниевого диода, на который подано напряжение прямого смещения.

     

    Рис. 3.6-55. Схема компенсации температурного изменения контактной разности потенциалов варикапа с помощью прямосмещенного диода

     

    Ток смещения диода \(VD2\) в схеме рис. 3.6‑55 должен быть выбран достаточно высоким с тем, чтобы не сказывалось влияние обратного тока варикапа (значения порядка 50…100 мА можно считать вполне достаточными для большинства случаев применения данной схемы, они обеспечивают приемлемую компенсацию вплоть до 150 °C). Компенсирующий диод должен иметь ту же самую температуру, что и варикап, а управляющее напряжение должно быть больше, чем напряжение, которое падает на диоде \(VD2\).

     

    Для компенсации изменения диэлектрической проницаемости материала перехода от температуры в цепь питания варикапа вводят термосопротивление с отрицательным температурным коэффициентом. Такая схема компенсации показана на рис. 3.6-56. изменение сопротивления термистора должно быть таким, чтобы обеспечить необходимое изменение напряжения на регулировочном потенциометре. При необходимости введения более точной температурной компенсации используют оба рассмотренных метода.

     

    Рис. 3.6-56. Схема компенсации температурного изменения диэлектрической проницаемости полупроводникового материала перехода варикапа с помощью терморезистора

     

    Дополнительным источником температурной нестабильности является обратный ток варикапа, который у кремниевых диодов при нормальной комнатной температуре бывает порядка 0,01 мкА. С повышением температуры он значительно возрастает. Для подачи управляющего напряжения на варикап могут использоваться последовательная (рис. 3.6-57а) и параллельная (рис. 3.6-57б) схемы. Наличие влияния обратного тока возможно только в схеме на рис. 3.6-57б.

     

    Рис. 3.6-57. Последовательная (а) и параллельная (б) схемы подачи управляющего напряжения на варикап

     

    Температурное изменение обратного тока варикапа может привести к изменению падения напряжения на любом сопротивлении, включенном последовательно между варикапом и источником питания, что в результате приведет к изменению напряжения смещения на диоде, изменению его емкости и расстройке контура. Таким образом, наличие обратного тока варикапа ограничивает максимально допустимое сопротивление в цепи подачи управляющего напряжения в схеме параллельного питания. Поэтому для питания варикапов следует применять источники управляющего напряжения с возможно меньшим внутренним сопротивлением (приемлемыми считаются величины порядка 1…10 кОм), а для развязки цепей питания вместо последовательных сопротивлений использовать ВЧ дроссели.

     

    Как уже отмечалось, контур, перестраиваемый варикапом, при малых величинах управляющего напряжения и больших уровнях принимаемого сигнала имеет недостатки, выражающиеся в изменении емкости диода в такт с изменением переменного напряжения и в сдвиге среднего значения емкости в связи с тем, что положительная и отрицательная полуволны вызывают различное изменение мгновенного значения емкости. Из-за изменения мгновенного значения емкости переменное напряжение ВЧ сильно искажается. Кроме того, из-за изменения среднего значения емкости ухудшается стабильность настройки контура. Нелинейные эффекты в контуре с варикапом начинаются уже с момента, когда приложенное переменное напряжение достигает примерно 1/3 величины постоянного управляющего напряжения.

    Характеристика контура с варикапом может быть значительно улучшена за счет применения двух варикапов, включенных по переменному току последовательно в противофазе, а по постоянному току — параллельно (рис. 3.6-58). В этом случае на каждый варикап приходится лишь половина величины общего переменного напряжения сигнала, т.е. в два раза улучшается соотношение величин постоянного и переменного напряжений на варикапе, а благодаря противофазному включению незначительные и противоположно направленные изменения мгновенной емкости взаимно компенсируют друг друга (т.е. мгновенное значение общей емкости контура остается практически постоянным).

     

    Рис. 3.6-58. Встречное включение варикапов, компенсирующее нелинейные искажения ВЧ-сигнала в контуре

     

    Очевидно, что используемые в схеме на рис. 3.6‑58 варикапы должны иметь максимально схожие вольт-фарадные характеристики. Для применения в таких случаях выпускаются варикапы специально подобранные в пары (тройки, четверки и т.д.), а также варикапные матрицы, в которых в одном корпусе собрано несколько варикапов с одинаковыми характеристиками. Кроме встречного включения в одном контуре такие приборы применяются там, где необходимо обеспечить идентичное управление несколькими сопряженными контурами.

     

    Кроме рассмотренных выше способов использования варикапов для перестройки резонансных контуров, эти диоды могут также использоваться и для других регулировок, осуществляемых изменением емкости. Примером может служить применение варикапов для регулирования полосы пропускания тракта промежуточной частоты. Такое регулирование может осуществляться либо за счет механического изменения связи между контурами, либо за счет переключения емкостей связи. Для регулирования ширины полосы с помощью варикапов их можно включить в качестве емкости связи между двумя контурами полосового фильтра (рис. 3.6‑59).

     

    Рис. 3.6-59. Использование варикапа для регулировки полосы пропускания полосового фильтра

     

    В такой схеме при изменении управляющего напряжения на варикапе ширина полосы пропускания фильтра может изменяться в 2…3 раза. Однако наряду с изменением ширины полосы пропускания при изменении управляющего напряжения будет происходить и некоторое смещение средней частоты. Этот недостаток можно уменьшить за счет применения большего числа варикапов. На рис. 3.6-60 приведена схема с двумя варикапами. Здесь варикап \(VD2\) обеспечивает изменение ширины полосы за счет изменения связи между контурами, а получающееся при этом нежелательное смещение средней частоты в сторону меньших частот компенсируется перестройкой первого контура варикапом \(VD1\). Расширение полосы в такой схеме больше, чем в схеме с одним диодом при одинаковых управляющих напряжениях, а смещение средней частоты настройки значительно меньше.

     

    Рис. 3.6-60. Регулировка полосы пропускания полосового фильтра с помощью двух варикапов

     

    Для еще более точной компенсации ухода средней частоты, можно использовать три варикапа, т.е. аналогично \(VD1\) в первом контуре включить варикап во второй контур.

    К сожалению, при прохождении ВЧ сигнала через последовательно включенный варикап его форма значительно искажается. Поэтому в высококачественных системах обычно используют более сложные схемы перестраиваемых фильтров, где несколько включенных встречно и противофазно варикапов осуществляют сопряженное управление несколькими контурами.

     

     

    < Предыдущая   Следующая >

    Памятка по использованию варикапов | Записки программиста

    Подача на диод обратного напряжения приводит к изменению барьерной емкости PN-перехода. Это позволяет использовать диоды в качестве переменных конденсаторов, управляемых напряжением. Диоды, оптимизированные под такую задачу, называются варикапами или варакторами (varicap, varactor, tuning diode). При работе с варикапами нужно учитывать ряд нюансов, о которых и будет рассказано ниже.

    Часто используют пару варикапов по следующей схеме:

    Слева показана сама схема, а справа — чему она эквивалентна.

    D1 можно заменить конденсатором фиксированной емкости. Однако это приведет к сужению диапазона возможных емкостей. Популярным среди радиолюбителей двойным варикапом с общим катодом является MV104. Компонент имеет корпус TO-92, и его не составляет труда найти на eBay. Из чего-то, что продается в Чип-и-Дипе, можно порекомендовать отечественный варикап КВ109А.

    В принципе, ничто не мешает использовать обычные диоды в роли варикапов. Например, пара 1N4007 меняет свою емкость в интервале примерно 5-10 пФ при изменении управляющего напряжения (Vc) от 1 до 14 В. Варикапы обеспечивают в 3+ раз больший интервал. Но с тем же успехом можно соединить несколько 1N4007 в параллель.

    Одна из проблем как с варикапами, так и с обычными диодами, заключается в нелинейной зависимости емкости от управляющего напряжения. Так, например, эта зависимость выглядит у MV104:

    Если нужна примерно линейная зависимость, то придется использовать только часть графика. У пары КВ109А график качественно такой же, только емкость меняется где-то от 4 до 27 пФ.

    Управляющее напряжение на практике не используют ниже 1-2 В. Обычно варикапы применяют в схемах, где присутствует ВЧ сигнал. Путь сигнал небольшой, например, -20 dBm, или около 0.06 В размаха в нагрузку 50 Ом. Теперь посмотрим на график и подумаем, что будет с емкостью варикапа при подаче управляющего напряжения 0.5±0.03 В.

    У варикапов есть еще одна проблема. Она заключается в зависимости емкости от температуры. Если нагреть варикап зажигалкой, то его емкость меняется примерно на 2-3%. Большая это проблема или нет, определяется решаемой задачей.

    Варикапы не лишены недостатков. Но есть и свои плюсы. К ним относятся малые вес, размер и цена, а также управление при помощи напряжения, а не механически. Поэтому варикапы находят применение как в устройствах промышленного производства, так и в радиолюбительских схемах. Некоторые такие схемы будут рассмотрены в будущих постах.

    Дополнение: Практический пример использования варикапов вы найдете в постах Кварцевый фильтр с изменяемой полосой и Насколько стабилен ГУН на варикапе.

    Метки: Электроника.

    Стенд для измерения емкости варикапов.

    Стенд для измерения емкости варикапов позволяет проверить исправность варикапов, измерить их емкость при различных обратных (запирающих) напряжениях.

    Кроме того, с его помощью можно легко измерить емкость и других полупроводниковых приборов, способных работать в качестве варикапа- транзисторов, диодов, стабилитронов.

    Схема приборчика найдена в сети, авторство нигде не указывается.

    На схему подают требуемое стабилизированное напряжение питания от какого-либо источника. Уровень напряжения должен соответствовать тому, при котором исследуемый варикап будет работать в конкретной схеме. Цепочка R1C1 сглаживает пульсации питающего напряжения. Конденсатор С1 имеет рабочее напряжение 50 В для того, чтобы можно было подать на варикап запирающее напряжение до 30 В.

    Переменный резистор R2 регулирует обратное напряжение на исследуемом варикапе от нуля до максимального уровня. С движка переменного резистора R2 через резисторы   R3 и  R4 запирающее напряжение поступает на катод варикапа. При желании, к движку переменного резистора R2 можно подключить вольтметр для оперативного контроля запирающего напряжения.

    Применение двух последовательно включенных резисторов R3 и  R4  вызвано необходимостью уменьшить собственную емкость стенда. Конденсатор С4, через который к стенду подключается измеритель емкости, служит для предотвращения попадания постоянного напряжения на вход измерителя емкости.

    Конденсаторы С2 и С3 нужны в том случае, если используемый измеритель емкости не способен регистрировать емкости в пределах единиц или десятков пикофарад. При помощи этих конденсаторов  ( которые включены параллельно варикапу) устанавливают первоначальное значение емкости в 100 пФ (без подключенного к стенду варикапа) Затем, при измерениях емкости варикапа число 100 просто вычитают из результатов. Например, измеритель емкости показал значение 125,5 пФ. Вычитаем 100 и получаем реальную емкость 25,5 пФ. Всё просто и несложно.

    Стенд для измерения емкости варикапов мною используется совместно с так называемым «макеевским» LCF-метром, который регистрирует емкости от 0,3…0,5 пФ с разрешающей способностью 0,1 пФ. То есть, в моем случае конденсаторы С2 и С3 не особо и нужны. Но я решил их оставить.

    К деталям особых требований не предьявляется. Разве что конденсатор  С2 должен иметь малый ТКЕ. В качестве С2 и С4 я применил керамические конденсаторы типа КМ.

    Перед проведением измерений стенд для измерения емкости варикапов нужно немного настроить. Настройка заключается в следующем-подключаем стенд к измерителю емкости (без варикапа в панельке) и подстройкой емкости конденсатора С3 устанавливаем показания измерителя емкости равными 100. Всё-стенд для измерения емкости варикапов готов к работе.

    Стенд собран на небольшой печатной плате. Расположение деталей на плате:

     

    Печатная платка со стороны печатных проводников:

     

    Напомню, что емкость варикапов обратно пропорционально запирающему напряжению. То есть, с увеличением обратного напряжения емкость варикапа уменьшается, и наоборот.  Примерный график зависимости емкости от обратного (запирающего) напряжения:

     

    При помощи этого стенда сделал измерения емкости  некоторых полупроводниковых приборов.

    Результаты замеров представлены в таблице.

    Как видно, в таблицу попали и совсем даже не варикапы. Первые две позиции-это понятно, серийные варикапы.

    Но, как известно, в качестве варикапов могут работать диоды, транзисторы ( используются переходы или коллектор-база, или база-эмиттер), стабилитроны. Поэтому, ради интереса, измерил емкость диодов КД212 и 1N4007, а также переход К-Б транзистора КТ817Г.

    Сделал замеры емкости и стабилитронов, просто не стал включать в таблицу. Для стабилитронов есть ограничение-  при их использовании в качестве варикапа обратное напряжение не должно превышать напряжение стабилизации.

    Есть ограничение и для транзисторов- переход Б-Э не любит больших напряжений, не выше 5 вольт.

    При использовании в качестве варикапа транзистор включается по следующей схеме:

    Мне могут возразить-сейчас в продаже есть любые варикапы, зачем тулить вместо варикапа транзисторы и диоды.  И с этим трудно не согласиться.

    Но бывает так, что нужного варикапа нет под рукой, а он нужен на прямщас. Тогда и можно применить вместо варикапа диод или транзистор.

    Кстати, видел недавно схему КВ приемника зарубежного автора. Так там в качестве варикапа применен как раз выпрямительный диод 1N4007. Именно поэтому я и измерил его емкость, и внес в таблицу результаты.

    Этот свой стенд для измерения емкости варикапов я разбирать не буду, мне он явно будет полезен и нужен.

     
    Короткое видео о практическом применении этого стенда для измерения емкости варикапов:

    Полупроводниковые приборы — диод / Хабр


    Введение

    Каждый технически грамотный человек должен знать электронику. Подавляющее большинство устройств современной электроники изготавливаются из полупроводниковых материалов. По этому в рамках этой статьи, я бы хотел рассказать о диодах. Конечно, не зная основных свойств полупроводников, нельзя понять, как работает транзистор. Но одного знакомства только со свойствами полупроводников не достаточно. Необходимо разобраться в очень интересных и не всегда простых явлениях.



    Краткая справка

    Электро-дырочный переход (p-n переход) — это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле.

    Диоды — это полупроводниковые приборы, основой которых является p-n переход. В основе применения полупроводниковых диодов лежит ряд их свойств, таких как асимметрия вольт-амперной характеристики, пробой электро-дырочного перехода, зависимость барьерной емкости от напряжения и т.д.

    Используемое свойство перехода

    • Выпрямительный — асимметрия вольт-амперной характеристики
    • Стабилитрон — пробой
    • Варикап — барьерная ёмкость
    • Импульсный — переходные процессы

    Познакомимся с ними подробнее.

    Выпрямительные диоды

    Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного сигнала в постоянный.

    Рассмотрим принцип действия простейшего однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

    Описание работы

    При поступлении от первичного источника переменного напряжения, диод будет открыт на положительной полуволне и закрыт на отрицательной. В результате на полуволне через диод и сопротивление нагрузки будет протекать ток. конденсатор при этом заряжается до значения, близкого к пиковому. При уменьшении напряжения во входной цепи диод запирается. При этом конденсатор начинает разряжаться через сопротивление нагрузки.

    Недостатком является то, что выпрямительное напряжение сильно зависит от сопротивления нагрузки и имеет большую амплитуду пульсаций. Поэтому такие выпрямители применяются только при высокомерных нагрузках. Для формирования Импульсов применяются амплитудные ограничители, которые могут быть последовательными и параллельными. В последовательных диодных ограничителях диод включается последовательно с сопротивлением нагрузки.

    Варикапы

    Варикап — полупроводниковый диод, используемый в качестве электрически управляемой емкости.

    Эти параметрические диоды работают в обратном направлении, от которого зависит барьерная емкость. Таким образом, варикапы представляют собой конденсаторы переменной емкости, управляемой не механически, а электрически, при изменении обратного напряжения.

    Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров. Простейшая схема включения варикапа в колебательный контур на рисунке.

    Описание работы

    Настройка колебательного контура на резонансную частоту может осуществляться двумя способами. Во-первых, посредством варьирования частоты проводимого к контуру переменного входного напряжения Uвх. Во-вторых, за счет изменения частоты собственных колебаний Wо, которая обусловлена индуктивностью и емкостью колебательного контура. Изменяя величину обратного напряжения Uобр., можно регулировать емкость варикапа, а следовательно и менять резонансную частоту контура. Конденсатор Cp является разделительным. Он необходим для предотвращения шунтирования варикапа индуктивностью.

    Стабилитроны

    Стабилитрон — это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации напряжения.

    Участок соответствующий электрическому пробою Uпроб. на котором напряжение слабо зависит от тока, является рабочим. При использовании стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения, его включают параллельно нагрузке. Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника нестабильно, а сопротивление нагрузки Rн постоянно. Для установления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивление Rогр. должно иметь определенное значение. Для исключения температурного дрейфа напряжение используют последовательно соединенный диод. Подобные диоды называются термокомпенсированными стабилитронами.

    Импульсные диоды

    Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы в качестве коммутирующих элементов. Существуют различные типы импульсных диодов: сплавные, точечные меза-диоды, диоды Шоттки.

    Импульсные диоды широко используют в качестве коммутирующих элементов, т.е. устройств, имеющих два устойчивых состояния: «открыто», когда сопротивления прибора мало и «закрыто», когда велико.

    При использовании диода в качестве ключа, могут комбинироваться различные диодные и диодно-транзисторные схемы, предназначенные для работы в цифровой аппаратуре.

    В заключении

    Прошу прощения за рисунки, элементы схем не по госту(их соотношение), но думаю для наглядного примера сойдет.

    PS: стоит ли рассказать о транзисторах?

    Варакторный диод — варикапный диод » Electronics Notes

    Варикапный диод или варакторный диод обеспечивает способ или наличие переменной емкости, регулируемой напряжением, в цепи.


    Варактор / варикап Учебное пособие Включает:
    Варактор / варикап Резкие и гиперрезкие варакторы Характеристики варактора (техническое описание) Схемы варакторных диодов

    Другие диоды: Типы диодов


    Варикапы или варикапы используются главным образом в радиочастотных или радиочастотных цепях для обеспечения переменной емкости, управляемой напряжением.Эти электронные компоненты могут использоваться самыми разными способами, когда необходимо контролировать уровень емкости с помощью напряжения.

    Варакторные диоды могут использоваться не только для аналогового управления напряжением, например, в контуре фазовой автоподстройки частоты, но также могут использоваться в сочетании с микропроцессорами, где напряжение может генерироваться в цифровом виде, а затем преобразовываться в аналоговое напряжение для управления диод с помощью цифро-аналогового преобразователя, АЦП.

    На самом деле области применения варакторных диодов почти безграничны, и они используются во множестве различных схем для различных целей, как для проектирования общих электронных схем, так и для радиочастот.

    Хотя используются оба названия: варактор и варикап, оба они представляют собой один и тот же вид диода. Название варактор означает переменный реактор или реактивное сопротивление, а варикап означает переменную емкость (вари-кап).

    Варакторные диоды

    Варакторные диоды

    широко используются во многих радиочастотных конструкциях. Они обеспечивают метод изменения емкости в цепи путем приложения управляющего напряжения. Это дает им почти уникальные возможности, и в результате варакторные диоды широко используются в радиочастотной промышленности.

    Хотя варакторные диоды или варикапы могут использоваться во многих различных схемах, они находят применение в двух основных областях:

    • Генераторы, управляемые напряжением, ГУН: Генераторы, управляемые напряжением, используются во многих различных радиочастотных конструкциях. Одной из основных областей является осциллятор внутри фазированных замкнутых контуров. В свою очередь, их можно использовать в качестве ЧМ-демодуляторов или в синтезаторах частоты. Варакторный диод является ключевым компонентом генератора, управляемого напряжением.
    • ВЧ-фильтры:   Использование варикапов позволяет настраивать фильтры. Отслеживающие фильтры могут потребоваться во входных цепях приемника, где они позволяют фильтрам отслеживать частоту входящего принятого сигнала. Опять же, этим можно управлять с помощью управляющего напряжения. Обычно это может осуществляться под управлением микропроцессора через цифро-аналоговый преобразователь.
    • Модуляторы частоты и фазы: Варакторные диоды могут использоваться в модуляторах частоты и фазы.В частотных модуляторах их можно поместить на резонансный элемент внутри генератора, а звук подавать на диод. Таким образом, его емкость будет изменяться в соответствии со звуком, вызывая сдвиг частоты сигнала вверх и вниз в соответствии с изменениями емкости и, следовательно, в соответствии со звуком.

      Для фазовой модуляции сигнал фиксированной частоты может быть пропущен через фазовращающую цепь, а диод встроен в него. Опять же, на диод подается звук, и это вызывает сдвиг фазы в соответствии с изменениями звука.

    Что касается цепей, в которых используются варакторные диоды, они включают в себя генераторы контуров фазовой автоподстройки частоты и, следовательно, многие типы синтезаторов частоты, фильтры, где управление частотой фильтра должно осуществляться в цифровом виде. Их можно даже использовать в некоторых типах схем умножителя гармоник.

    Работа переменного конденсатора

    Ключом к пониманию того, как работает варактор или варикап, является рассмотрение того, что такое конденсатор и что может изменить емкость.Как видно из приведенной ниже схемы, конденсатор состоит из двух пластин с изолирующим диэлектриком между ними.

    . . . емкость и количество заряда, который может быть сохранен, зависят от площади пластин и расстояния между ними. . . .


    Емкость конденсатора зависит от площади пластин — чем больше площадь, тем больше емкость, а также расстояние между ними — чем больше расстояние, тем меньше уровень емкости.

    Диод с обратным смещением не имеет тока между областями P-типа и областями N-типа. Область N-типа и области P-типа могут проводить электричество, и их можно рассматривать как две пластины, а область между ними — область обеднения — изолирующий диэлектрик. Это точно так же, как конденсатор выше.

    Как и в случае любого диода, при изменении обратного смещения меняется и размер обедненной области. При увеличении обратного напряжения на варакторе или варикапе область обеднения диода увеличивается, а при уменьшении обратного напряжения на варакторе область обеднения сужается.Следовательно, изменяя обратное смещение на диоде, можно изменить емкость.

    Изменение емкости варакторного диода при обратном смещении

    Варакторный диод имеет нелинейную кривую емкости — емкость варакторного диода обратно пропорциональна квадратному корню из напряжения на нем. Это означает, что начальные изменения обратного напряжения дают гораздо большее изменение емкости, чем при более высоких напряжениях.

    Типичная кривая напряжения и емкости для варакторного диода

    Символ варакторной или варикапной цепи

    Варакторный диод или варикапный диод показан на принципиальных схемах или схемах с использованием символа, который сочетает в себе символы диода и конденсатора.Таким образом, очевидно, что он используется как переменный конденсатор, а не как выпрямитель.

    Схема варакторного диода, обозначение

    При работе с любой электронной схемой необходимо обеспечить, чтобы варакторный диод оставался смещенным в обратном направлении. Это означает, что катод будет положителен по отношению к аноду, т. е. катод варактора будет более положителен, чем анод. Таким образом, варактор будет действовать как конденсатор, а не как диод в цепи.

    Эквивалентная схема варакторного диода

    Как и любой другой компонент, варакторный диод не является идеальным конденсатором, а включает в себя различные паразитные элементы.Это верно для варакторного диода, и в результате полезно иметь возможность моделировать диод как эквивалентную схему. Конденсатор и паразитные элементы необходимо понимать и учитывать в конструкции электронной схемы.

    Эквивалентная схема варакторного диода

    Можно видеть, что эквивалентная схема варакторного диода состоит из нескольких элементов — различные элементы схемы представляют собой основные элементы, которые видны при использовании диода.

    Различные элементы:

    • C J (V): Этот элемент варакторного диода представляет фактическую переменную емкость перехода, которая является основным требуемым элементом диода.
    • R S (В):   Это последовательное сопротивление внутри диода, которое изменяется в зависимости от приложенного напряжения.
    • C P :  Эта схема представляет собой паразитную емкость, в основном возникающую из-за емкости вокруг основного диодного перехода. Этому способствуют соединительные провода внутри корпуса.
    • L P :  Эта последовательная емкость в основном возникает из-за связывания проводов в корпусе варакторного диода.Несмотря на небольшой размер, он все равно будет заметен в высокочастотных радиочастотных цепях.

    Последовательное сопротивление выводов в диоде незначительно, особенно если диод работает при обратном смещении, а уровни емкости относительно малы, поэтому последовательное сопротивление оказывает незначительное влияние.

    Варакторный диод типа

    При исследовании варакторных диодов с высокими рабочими характеристиками для конкретных ВЧ-приложений часто будут встречаться термины варакторные диоды резкого и резкого скачков напряжения.

    Эти термины относятся к переходу и, следовательно, к характеристикам варакторного диода — гиперрезкие диоды, как следует из названия, имеют очень резкое изменение легирования, что приводит к очень резкому переходу — на самом деле это сверхрезкий переход!


    Характеристики варактора

    Хотя варакторный диод состоит из PN-перехода и имеет те же основные характеристики, существуют некоторые специфические характеристики и параметры, которые необходимы для определения его характеристик в качестве переменной емкости.

    Эти спецификации включают значение емкости и поведение при изменении емкости-напряжения.

    Обратная характеристика пробоя также имеет большое значение, т.к. часто нужны достаточно высокие обратные напряжения, чтобы уменьшить емкость диода до минимальных значений.

    Другим очень важным параметром является добротность или добротность диода, так как он может оказать существенное влияние на работу всей схемы. Низкий уровень добротности может снизить избирательность фильтра или негативно повлиять на фазовый шум генератора, использующего варактор.

    Варакторные диоды

    — это очень полезные компоненты, которые можно использовать самыми разными способами, особенно в радиочастотных цепях. Возможность управлять емкостью в цепи путем изменения напряжения имеет очень много применений и позволяет создавать такие элементы, как контуры фазовой автоподстройки частоты, непрямые синтезаторы частоты, различные типы частотных и фазовых модуляторов и многие другие схемы.

    Другие электронные компоненты:
    Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле Технология поверхностного монтажа
        Вернуться в меню «Компоненты».. .

    Полное руководство для любителей электроники

    Электронные схемы обычно состоят из резисторов, конденсаторов, трансформаторов, диодов, транзисторов и т. д. Теперь мы представим специальный тип диода. Варикапные диоды находят полезное применение в электронной промышленности, обеспечивая регулируемую по напряжению емкость. Кроме того, они контролируют уровни напряжения в контуре фазовой автоподстройки частоты.

    Их можно интегрировать во все типы схем настройки и ВЧ-схем.Итак, давайте посмотрим! Понимание его назначения и рабочего процесса может показаться запутанным. Поэтому мы составили это руководство, чтобы помочь вам получить больше знаний по этому конкретному вопросу.

    (Изображение, показывающее варикапный диод. Источник: Wikimedia Commons)

    1.     Что такое варикапный диод?

    Варьируемый (переменной емкости) диод — это уникальный полупроводник, также известный как варактор или подстроечный диод. Он обеспечивает возможность использования емкости в зависимости от напряжения на p-n переходе устройства при обратном смещении.

    2.     Тип варикапа и применение диода

    Ниже мы обсудим различные типы варикапов. Мы также изучили некоторые приложения компонента.

    Типы

    Сверхрезкий

     Сверхрезкие варакторные диоды обеспечивают более высокую емкость для изменения напряжения. Он также работает с низким напряжением.

    Внезапно

    Самый распространенный тип, резкие варакторные диоды, состоят из постоянной концентрации примеси.В этом случае его стык подвергается легированию, контролируемому в процессе изготовления. Кроме того, емкость остается обратно пропорционально напряжению, которое она получает.

    Заявка

    Радиочастотные фильтры:

    Актуальные варикапы также могут обеспечивать возможность настройки фильтра. Соответственно, это включает в себя внедрение приемников слежения во входных цепях, что позволяет им отслеживать входящие сигналы. Затем контролируемое напряжение регулирует эту функцию через цифро-аналоговый преобразователь.

    Генераторы, управляемые напряжением (VCO):

    Различные ВЧ-конфигурации включают генераторы, управляемые напряжением, с варакторным диодом, что является особенно важным компонентом. Основная работа осцилляторов, в частности, включает в себя фазированные замкнутые контуры. По этой причине они обеспечивают приложения для синтезаторов частоты или демодуляторов ЧМ.

    (Синтезаторы содержат ГУН, в котором используется варикап)

    В модуляторах частоты и фазы

    также используются варикапы.Частотные модуляторы обычно интегрируют их через электрический резонанс в генераторе, позволяя диоду принимать звук. В результате емкость будет выравниваться со звуком. Это приводит к тому, что частотный сигнал перемещается вверх и вниз, соответствуя изменениям емкости в данных обстоятельствах.

    В фазовых модуляторах варикап включен в фазовращающую цепь, по которой протекает частотный сигнал. Диод принимает звук, заставляя фазу синхронизироваться с вариациями звука.

    3. Принцип работы варикапа диода

    Схема диода варикапа:

    (Изображение, показывающее варикап в цепи. Источник: Wikimedia Commons)

    Обозначение переменной диодной цепи:

    Глядя на схематическое обозначение переменного диода ниже, вы увидите, что он имеет такие же характеристики, как и диод с PN-переходом. Это потому, что варикап имеет анодную и катодную клеммы.Вы найдете диод, расположенный на одном конце символа. Между тем, противоположный конец содержит две параллельные линии, символизирующие проводящие пластины конденсатора. Наконец, пространство между этими двумя пластинами представляет собой изолирующий диэлектрик.

    (обозначение цепи переменного диода. Источник: Wikimedia Commons)

    Формула:

    На емкость варикапа влияют три параметра. Они включают поперечное сечение PN-перехода (A), полупроводника (Ɛ) и ширину обедненной области (d).Например, вы найдете это в приведенной ниже формуле:

    .

    Принцип работы:

    Нам нужно посмотреть на конденсатор, чтобы понять принцип работы варикапа. Конденсаторы обычно содержат две проводящие металлические пластины с изолирующим диэлектриком, расположенным между ними. Области P-типа и N-типа варикапа служат проводящими пластинами, а обедненная область представляет собой диэлектрик. Из-за своей конструкции и конструкции, аналогичной конденсатору, диод создает емкость.

    (Варикап имеет такие же характеристики, как и конденсатор)

    Емкость увеличивается, если увеличивается диэлектрическая проницаемость или обе пластины имеют более короткое расстояние между собой. Однако большее расстояние между ними или уменьшение диэлектрической проницаемости приводит к уменьшению емкости. В то же время емкость варакторного диода пропорциональна площади поперечного сечения перехода. И это обратно пропорционально ширине области истощения. Таким образом, изменение емкости происходит за счет регулировки ширины обедненной области.

    Таким образом, варикап в обратном смещении вызовет изменения области обеднения. Во-первых, область будет расширяться по мере увеличения обратного смещения. По сути, пространство между N-типом и P-типом увеличивается, что снижает емкость. Уменьшение обратного смещения приведет к сужению области истощения. В результате расстояние между областями N-типа и P-типа будет сокращаться, увеличивая емкость. Следовательно, подача различного напряжения обратного смещения на варикап изменяет емкость.

    (Изображение, демонстрирующее эффекты увеличения и уменьшения емкости. Источник: Wikimedia Commons)

    Основные операции:

    Варикапный диод накапливает электрический заряд. В этом случае эти компоненты обычно работают при обратном смещении. Применение обратного напряжения смещения приведет к тому, что электроны n-области и дырки p-области отделятся от соединения устройства.

     

    4. Эквивалентная схема диода варикапа

    Варикапный диод обычно содержит несколько основных компонентов, которые могут помочь при разработке эквивалентной схемы диода.

    Различные паразитные элементы включают:

    • Rs (В): служит последовательным сопротивлением для диода. Он отличается в зависимости от полученного напряжения.
    • CJ (V): Используемый здесь аспект демонстрирует переменную емкость перехода. Он также служит первичным элементом диода.
    • LP: Соединение проводов в варикапе приводит к увеличению последовательной емкости.
    • CP: Паразитная емкость. Соединительные провода в диоде вызовут увеличение паразитной емкости вокруг его соединения.

    5. Температурный коэффициент конденсатора

    Вы можете рассчитать температурный коэффициент емкости варикапа по следующей формуле:

    Значение ΔC представляет собой изменение емкости устройства из-за изменений температуры (T1 – T0) во время обратного смещения. Например, мы рассмотрим значение, при котором C 0 соответствует 29 пФ с VR 3 В, а T 0 соответствует 25. Затем мы вычисляем изменение емкости варикапа.В зависимости от значения VR TC C будет меняться. В результате максимальная частота устанавливается на 600 МГц. Затем вы можете рассчитать реактивное сопротивление варикапа по формуле:

    Заключение

    Как мы уже знаем, варикапы служат полезным компонентом электронных и радиочастотных цепей. Кроме того, это устройство обладает теми же характеристиками, что и конденсатор, демонстрируя, как оно увеличивает или уменьшает емкость за счет изменения напряжения обратного смещения.Мы также рассмотрели некоторые из его приложений, включая ВЧ-фильтры, ГУН и модуляторы частоты и фазы. Как правило, сегодня существуют два типа варакторных диодов: резкий и сверхрезкий. Каждый из них служит своей уникальной цели для емкости.

    У вас есть вопросы по поводу варикапа? Не стесняйтесь связаться с нами!

    Что такое диод варикап?

    В электронике варикапный диод, варакторный диод, диод с переменной емкостью, диод с регулируемым реактивным сопротивлением или регулировочный диод — это тип диода, предназначенный для использования зависящей от напряжения емкости инвертированного p-n перехода.

    Вараторы работают в реверсивном состоянии, поэтому постоянный ток через устройство не проходит. Величина обратной поляризации определяет толщину обедненной области и, следовательно, емкость варакторного перехода. Как правило, толщина области истощения пропорциональна квадратному корню из приложенного напряжения, а емкость обратно пропорциональна толщине области истощения. Таким образом, емкость обратно пропорциональна квадратному корню из приложенного напряжения.

    Все диоды имеют эту переменную емкость перехода, но варакторы производятся для использования этого эффекта и увеличения изменения емкости.

    Пример поперечного сечения варактора со слоем обеднения, образованным p-n переходом. Этот обедненный слой также может быть изготовлен из МОП-транзистора или диода Шоттки. Это важно в технологиях CMOS и MMIC.

    Как правило, использование варикапа в цепи требует подключения к настроенной цепи, как правило, параллельно любой существующей емкости или индуктивности.Поскольку постоянное напряжение должно прикладывать обратное смещение к варикапу, чтобы изменить его емкость, его вход в регулируемую цепь должен быть заблокирован.

    Это достигается путем последовательного включения блокирующего конденсатора по постоянному току емкостью, примерно в 100 раз превышающей максимальную емкость варикапа, и подачи постоянного тока от источника с высоким импедансом в узел между катодом варикапа и блокирующим конденсатором.

    Пример схемы с использованием варикапов

    Поскольку в варикапе нет значительных значений постоянного тока, значение резистора, связывающего катод обратно с постоянным управляющим напряжением, может быть где-то в диапазоне от 22 кОм до 150 кОм, а затвор конденсатора где-то в диапазоне 5- 100 нФ.Иногда при очень высокой добротности цепей последовательно с резистором ставят дроссель для увеличения импеданса источника управляющего напряжения, чтобы установленная цепь не нагружала и не падала добротность.

    Что такое диод с переменной емкостью – как он работает?…

    В наших обсуждениях диодов мы узнали, что PN-переход – это граница, образующаяся между полупроводниками P-типа и N-типа при их объединении. При формировании PN-перехода также образуется область обеднения носителей заряда, называемая областью обеднения.Из-за области обеднения диод развивает «емкость перехода» .

    Когда на диод подается обратное смещение, емкость его перехода изменяется. Эта характеристика диода была использована инженерами для разработки диода специального назначения, называемого диодом Varicap . Иногда его также называют варакторным диодом, переменным конденсатором, реактивным диодом или даже настроечным диодом, что вскоре станет понятно почему. Однако с этого момента мы будем просто называть эти вещи варикапными диодами.

    Основные операции

    Рисунок 1. Основные части конденсатора

    Чтобы легко понять, как работает варикап, мы можем представить его в виде конденсатора. Конденсатор в основном состоит из двух проводящих пластин и диэлектрика между пластинами. Теперь эти части можно было представить и в варикапе. Области P-типа и N-типа диода представляют собой проводящие пластины, а обедненная область — диэлектрик. Из-за сходства конструкции диод приобретает емкостные свойства.

    Рисунок 2. Варикапный диод, представленный в виде конденсатора

    Теперь, когда мы можем представить варикап в виде конденсатора, мы можем теперь изучить параметры, влияющие на его емкость. В конденсаторе на емкость влияют площадь пластины (A), диэлектрическая проницаемость (Ɛ) и расстояние между пластинами (d). Это выражается в формуле:

    Следовательно, емкость варикапа также может быть выражена той же формулой, где:

    А — площадь поперечного сечения PN-перехода или P-типа и N-типа материал
    Ɛ
    — диэлектрическая проницаемость полупроводника
    d
    — ширина обедненной области

    Вы можете видеть, что емкость увеличивается по мере увеличения площади или увеличения диэлектрической проницаемости или сближения пластин.И наоборот, по мере уменьшения площади пластин и диэлектрической проницаемости или увеличения расстояния между пластинами емкость уменьшается. Другими словами, это означает, что емкость варикапа прямо пропорциональна площади поперечного сечения его перехода и обратно пропорциональна ширине его обедненной области. На настоящих варикапах для изменения емкости можно изменять только ширину обедненной области.

    Рисунок 3а. Увеличение обратного смещения расширяет диэлектрик, уменьшая тем самым емкость.

    Как указывалось ранее, одной из характеристик диода при обратном смещении является изменение области обеднения. Когда обратное смещение на варикапе увеличивается, обедненная область расширяется, увеличивая разделение между областями P-типа и N-типа, тем самым уменьшая его емкость. Когда обратное смещение уменьшается, область обеднения сужается, уменьшая расстояние между областями P-типа и N-типа, тем самым увеличивая ее емкость. Следовательно, изменение величины приложенного обратного смещения к варикапу изменяет его емкость.

    Рисунок 3b. Уменьшение обратного смещения сужает диэлектрик, тем самым увеличивая емкость

    Обозначение на схеме

    На принципиальных схемах варикап обычно изображается в виде комбинации диода и конденсатора. Номинальные емкости варикапов обычно варьируются от нескольких пикофарад до нескольких сотен пикофарад.

    Рис. 4. Символ варикапа.

    Применение

    Из-за малых значений емкости варикапы обычно используются в высокочастотных устройствах.К ним относятся такие приложения, как ЧМ-модуляторы, ЧМ-синтезаторы, генераторы, управляемые напряжением (ГУН), схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), спутниковые приемники, устройства автоматической регулировки частоты, параметрические усилители и регулируемые полосовые фильтры. Варикапный диод обычно используется в схеме настройки в этих упомянутых приложениях, поскольку он работает как переменный конденсатор в схеме.

    Вот пример, это схема параллельного резонансного полосового фильтра, в которой варикап используется для регулировки резонансной частоты в заданном диапазоне.

    Рис. 5. Схема параллельного резонансного фильтра, в которой варикап используется для регулировки резонансной частоты в заданном диапазоне.

    Здесь варикап (D) действует как переменный конденсатор, который образует параллельный резонансный контур с катушкой индуктивности (L). Резонансная частота параллельного резонансного контура выражается как:

    В этом случае C для емкости на самом деле является емкостью D, варикапа. В схеме варикап смещен в обратном направлении от источника напряжения V BIAS через резистор R 3 .Величина обратного смещения, подаваемого на варикап, регулируется переменным резистором R 2 . Здесь R 2 сконфигурирован для работы в качестве делителя напряжения, поэтому вращение его ручки будет изменять напряжение, подаваемое на варикап. Вращение ручки R 2 вверх увеличивает обратное смещение, подаваемое на варикап, таким образом, емкость диода варикапа уменьшается. Используя приведенную выше формулу, уменьшение емкости приведет к увеличению резонансной частоты.

    С другой стороны, вращение ручки R 2 вниз уменьшает обратное смещение, подаваемое на варикап, таким образом, емкость диода варикапа увеличивается.Опять же, как показывает формула, увеличение емкости приведет к уменьшению резонансной частоты. Конденсаторы С 1 и С 2 в схеме оказывают незначительное влияние на резонансную частоту. Они нужны только для того, чтобы блокировать поток постоянного тока от источника напряжения, идущего на вход источника и выходную нагрузку схемы.


    В этом уроке мы обсудили варикап и какие характеристики диода были оптимизированы для его разработки. Мы также обсудили, чем диод похож на конденсатор и как он действует как переменный конденсатор при изменении величины приложенного к нему обратного смещения.Мы также показали вам его схематический символ, познакомили с некоторыми его приложениями и обсудили, как он используется в схеме. Если вы нашли этот урок интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже. До встречи в нашем следующем уроке!

    Что такое варакторный диод? — Определение, символ, рабочая, характеристика и схема настройки

    Определение: Диод, внутренняя емкость которого изменяется в зависимости от изменения обратного напряжения, такой тип диода известен как варакторный диод.Используется для хранения заряда. Варакторный диод всегда работает при обратном смещении и является полупроводниковым устройством, зависящим от напряжения

    .

    Устройство, зависящее от напряжения, означает, что выход диода зависит от их входного напряжения. T Варакторный диод используется там, где требуется переменная емкость, и эта емкость регулируется с помощью напряжения. Варакторный диод также известен как варикап, вольткап, переменная емкость по напряжению или подстроечный диод.

    Символ варакторного диода

    Символ варакторного диода аналогичен символу диода с PN-переходом. Диод имеет два вывода, а именно анод и катод. Один конец символа состоит из диода, а другой их конец имеет две параллельные линии, которые представляют собой проводящие пластины конденсатора. Зазор между пластинами показывает их диэлектрик.

    Работа варакторного диода

    Варакторный диод изготовлен из полупроводникового материала n-типа и p-типа.В полупроводниковом материале n-типа электроны являются основными носителями заряда, а в материале p-типа основными носителями являются дырки. При соединении полупроводникового материала p-типа и n-типа образуется p-n-переход, а на PN-переходе создается обедненная область. Положительные и отрицательные ионы составляют обедненную область. Этот регион блокирует ток для входа из PN-региона.

    Варакторный диод работает только при обратном смещении. Из-за обратного смещения ток не течет.Если диод включен в прямом смещении, ток начинает течь через диод, и их область обеднения становится меньше. Обедненная область не позволяет ионам перемещаться из одного места в другое.

    Варакторный диод используется для накопления заряда, а не для протекания заряда . При прямом смещении общий заряд, хранящийся в диоде, становится равным нулю, что нежелательно. Таким образом, варакторный диод всегда работает при обратном смещении.

    Формула дает емкость варакторного диода,

    Где, ε – диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала.
    A – площадь PN-перехода
    W – ширина области обеднения

    Емкость варакторного диода увеличивается с увеличением n и области p-типа и уменьшается с увеличением области обеднения. Увеличение емкости означает, что больше зарядов хранится в диоде. Для увеличения емкости хранения заряда область обеднения (которая действует как диэлектрик конденсатора) диода должна быть небольшой.

    Характеристика варакторного диода

    Характеристика варикапа показана на рисунке ниже.Из графика видно, что при увеличении напряжения обратного смещения область обеднения увеличивается, а емкость диода уменьшается.

    Преимущества варакторного диода

    Ниже приведены преимущества варакторного диода.

    1. Варакторный диод производит меньше шума по сравнению с другим диодом.
    2. Дешевле и надежнее.
    3. Варакторный диод имеет небольшие размеры и меньший вес.

    Варакторный диод в цепи настройки

    На рисунке ниже показано, что D 1 и D 2 представляют собой два варакторных диода.Эти диоды обеспечивают переменное сопротивление в параллельном резонансном контуре. V c представляет собой напряжение постоянного тока, используемое для управления обратным напряжением диода.

    Где,

    L — это индуктивность цепи, измеряется в Генри. Резонансная частота цепи выражается как C 1 , а C 2 представляет собой максимальное напряжение емкости диода

    .

    Что такое варакторный диод?

    Варакторный диод, чаще называемый варикапом, представляет собой полупроводниковое электронное устройство, очень близкое к стандартному диоду, но с некоторыми характеристиками, подобными конденсатору.Разница между варактором и стандартным диодом заключается в том, что стандартный диод предназначен для минимизации емкости устройства, в то время как варактор предназначен для использования и использования емкости. Варакторные диоды находят широкое применение в параметрической электронике, например, в параметрических усилителях и других схемах настройки, которые можно изменять изменением напряжения.

    Все диоды состоят из двух частей из разных материалов, сплавленных вместе, с выводами, прикрепленными к каждому концу.Один материал заряжен отрицательно, его называют катодом, а другой — положительно заряжен, его называют анодом. Когда диод создается впервые, эти два материала обмениваются электронами в месте встречи, создавая область внутри диода, называемую обедненным слоем, которая не имеет предпочтительного заряда. Создание двух разных зарядов в диоде достигается добавлением отрицательно или положительно заряженного материала к матрице диода. В обычном диоде этот заряженный материал добавляется как можно более равномерно по ширине катода и анода, чтобы позволить диоду изменять состояние как можно быстрее и при как можно более низком напряжении.

    Если к анодному выводу диода приложено отрицательное напряжение, потенциал отрицательного напряжения соединяется с потенциалом отрицательного катода.Как только эта сила станет достаточно сильной, чтобы перекрыть обедненный слой, она легко пройдет через положительно заряженный анод диода, и диод начнет проводить электричество. Говорят, что диод в этом состоянии имеет прямое смещение.

    Когда к катоду диода прикладывается то же напряжение, обедненный слой расширяется с обеих сторон анода, при этом положительный анод оказывается зажатым между двумя отрицательными силами, создавая емкостное электрическое поле внутри диода.Сначала это поле только замедляет поток электрического тока, проходящего через диод, но по мере увеличения напряжения и увеличения силы поля поле в конечном итоге становится достаточно сильным, чтобы полностью блокировать прохождение электрического тока через диод. Говорят, что диод в этом состоянии имеет обратное смещение.

    Большинство диодов рассчитаны на максимально быстрое прохождение через область, в которой ток все еще протекает и существует емкостное электрическое поле.Однако варакторный диод предназначен для работы в пределах этой зоны. В отличие от стандартного диода, заряженный материал в варакторе добавляется в виде градиента, который изменяет силу заряда по ширине катода и анода. Слой обеднения построенного таким образом диода изменяется по ширине пропорционально приложенному к нему напряжению. В результате диод может действовать как переменный конденсатор с емкостным полем, уменьшающимся при приложении большего напряжения и увеличивающимся при меньшем приложении напряжения.

    Варакторный диод можно использовать вместо более дорогого и сложного в установке устройства, такого как переменный конденсатор.Однако варакторные диоды не всегда используются просто для снижения стоимости и упрощения производственных процессов. Варакторы часто используются в таких приложениях, как телевизионные или радиотюнеры, где их возможности позволяют им очень быстро захватывать канал или частоту станции.

    Что такое варакторный диод?

    Варакторные диоды, также называемые варикапами, представляют собой полупроводниковые устройства, которые ведут себя как переменные конденсаторы.При обратном смещении они имеют емкость, которая зависит от приложенного напряжения. Они чаще всего используются в устройствах, требующих электронной настройки, таких как радиоприемники.

    Значение

    Варакторные диоды обычно используются в коммуникационном оборудовании, где необходима электронная настройка. Они являются важным компонентом радиочастотных или радиочастотных приложений.

    Обозначение

    Помимо того, что они называются варикапами, варакторы также известны как конденсаторы с регулируемым напряжением и подстроечные диоды.Их символом является диод, расположенный непосредственно рядом с конденсатором. По внешнему виду они могут быть похожи на конденсаторы или обычные диоды.

    Эксплуатация

    Емкость варактора уменьшается, когда обратное напряжение увеличивается. Обычно их размещают параллельно индуктору, чтобы сформировать контур резонансной частоты. При изменении обратного напряжения изменяется и резонансная частота, поэтому варакторы можно заменить конденсаторами с механической настройкой.

    Назначение

    Варакторные диоды используются в радиоприемниках, FM-приемниках, телевизорах и микроволновых печах.

    Expert Insight

    Эффект емкости при переменном напряжении возникает во всех диодах, но специально для этой цели созданы варакторы. Для диода с обратным смещением обедненный слой становится шире при увеличении обратного напряжения. Это приводит к уменьшению емкости, что эквивалентно разрыву пластин конденсатора. Сила этого емкостного эффекта зависит от количества используемого легирования, поскольку уровень легирования определяет, насколько широким становится обедненный слой при нанесении Обратное напряжение.

    Предупреждение

    Варакторные цепи используются в условиях высокого напряжения, например, в телевизорах, и эти напряжения могут достигать 60 В. Поэтому неправильное обращение с этими устройствами может быть опасным, поэтому следует обратиться к профессиональному электрику.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.