Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Варикапы

 

Полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости от величины обратного напряжения, и, который предназначен для применения в качестве электрически управляемой емкости, называется варикапом. Помимо систем автоматического управления частоты (АРЧ) гетеродинов, варикапы применяются в качестве умножителей частоты (варакторы) и параметрических усилителей в СВЧ диапазоне (параметрические диоды).

В общем случае зависимость емкости варикапа от величины обратного напряжения может быть представлена выражением:

 

(11.2)

в котором А - константа, определяемая значением удельной емкости равновесного p-n перехода и значением контактной разности потенциалов Uк. Значение показателя степени m1 зависит от характера распределения примесей в переходе. Для резкого перехода m1=1/2. Величины А и m1, при необходимости, могут быть определены по значению номинальной емкости (при заданном номинальном значении обратного напряжения) и значению так называемого коэффициента перекрытия по емкости Кс. Коэффициент перекрытия по емкости равен отношению емкостей варикапа при двух заданных значениях обратного напряжения.

Следующим важным параметром варикапа является температурный коэффициент емкости (ТКЕ) aсв, характеризующий зависимость СВ от температуры. Эта зависимость обусловлена температурной зависимостью контактной разности потенциалов Uк. ТКЕ равен отношению относительного изменения емкости варикапа к вызывающему его изменению температуры.

Качество варикапа характеризуется его добротностью QВ. Добротность варикапа - есть отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте переменного напряжения к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или постоянного обратного напряжения.

Полное сопротивление варикапа равно:

 

где r - результирующее сопротивление параллельно соединенных сопротивлений утечки rу и дифференциального сопротивления rдиф. Разделяя активную и реактивную компоненты, получим:

 

(11.3)

 

Отсюда, учитывая, что , найдем

 

(11.4)

 

Найденная зависимость добротности от частоты приведена на рис. 11.3 (д). В области низких частот wСв<<1/(rrб)1/2, и

 

(11.5)

 

В области высоких частот, напротив wСв >> 1/(rrб)1/2 и

(11.6)

 

Приравнивая нулю производную QВ (11.4) по частоте, найдем, что на частоте

 

(11.7)

 

добротность варикапа максимальна и равна:

 

(11.8)

 

Отношение rдиф /rб порядка 107. Отношение r/rб, из-за наличия сопротивления утечки rу, несколько меньше. Однако, несмотря на это, добротность варикапов может достигать нескольких тысяч единиц.

 

 


Таким образом, повышение добротности на низких частотах, как и повышение добротности на оптимальной частоте, требует увеличения дифференциального сопротивления обратно смещенного p-n перехода. Рассмотрим как это может быть реализовано.

Дифференциальное сопротивление rдиф определяется по формуле:

 

(11.9)

 

 

Зависимость ширины перехода Δ от величины приложенного обратного напряжения в случае резкого перехода определяется выражением:

 

(11.10)

 

Где Δ0 - ширина невозмущенного (равновесного) перехода. В общем случае, охватывающем плавные переходы, указанную зависимость можно представить в виде:

 

(11.11)

 

Где m2 ≥ 2. Отсюда

 

 

(11.12)

 

 

Если Uобр.мин.>>Uк, то

 

(11.13)

 

 

Таким образом, требуемое увеличение дифференциального сопротивления может быть получено путем использования полупроводника с широкой запрещенной зоной (малое значение ni) и сравнительно узких p-n переходов.

На высоких частотах требуемое значение добротности может быть получено путем снижения сопротивления базы. Это достигается либо повышением степени легирования базы, либо применением структур типа p+-n-n+. Слой слабо легированного полупроводника n-типа заключен между сильно легированными слоями p+ и n+ типов. Слой n-типа берется малой ширины, так что уже при сравнительно небольших обратных напряжениях граница p-n перехода хn достигает границы n+- области. База оказывается расположенной в весьма низкоомной n+- области. Достоинством этого метода является то, что наряду с обеспечением малого сопротивления базы, сохраняется большая величина максимально допустимого обратного напряжения. Кроме того, в таких структурах существенно возрастает степень нелинейности зависимости барьерной емкости от обратного напряжения, что очень важно для варакторов, т.е. варикапов, используемых для умножения частоты сигнала.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Инжекционные высокочастотные и импульсные диоды | Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 768; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.018 сек.