Варикапы

Варикапом называется специально сконструированный диод, применяемый в качестве конденсатора переменной емкости. Значение емкости варикапа определяется емкостью его p – n перехода и изменяется при изменении приложенного к переходу (к диоду) напряжения.

В варикапах используется барьерная емкость, отличающаяся малым температурным коэффициентом, низким уровнем собственных шумов, слабой зависимостью от частоты и относительно высокой добротностью. Следовательно, в рабочем режиме к варикапу прикладывают запирающее напряжение.

а) вольт–фарадная характеристика б) эквивалентная схема варикапа Рисунок 10

График функции представляет собой зависимость емкости от величины приложенного напряжения, называется Вольт – фарадной характеристикой (рисунок 10, а). С ростом обратного напряжения емкость варикапа уменьшается, так как расширяется область пространственного заряда p – n перехода, а, следовательно, увеличивается его толщина.

Пренебрегая в рабочем диапазоне частот малыми индуктивностями выводов и емкостью корпуса, эквивалентную схему варикапа можно изобразить, как показано на рисунке 10, б. Где сопротивление R представляет собой дифференциальное сопротивление обратно смещенного p – n перехода и поэтому велико (не меньше мегаома), а сопротивление r состоит из сопротивления базы и сопротивления омического контакта.

Полное сопротивление схемы:

откуда реактивная часть сопротивления:

Так как добротность конденсатора определяется отношениями реактивного сопротивления к активному, то из уравнений приведенных выше получим:

На низких частотах диапазона сопротивлением r можно пренебречь, поскольку и величина добротности:

С учетом того, что на высоких частотах выполняется неравенство величина добротности определяется уравнением:

Для повышения добротности варикапа в области высоких частот толщины базы выбирают минимально возможной с повышенной концентрацией примеси. В результате уменьшается сопротивление а, следовательно, r. Однако уменьшается также величина пробивного напряжения.

Основными параметрами варикапов являются: номинальная емкость определяемая при нормальном напряжении смещения максимальная и минимальная емкости соответственно при максимальном и минимальном напряжениях смещения (или коэффициент перекрытия ), добротность Q, а также . В таблице 3 приведен пример основных параметров варикапа.