Варикап предназначен для работы при малых амплитудах колебаний

Есть еще один п/п прибор мало чем отличающийся от варикапа- варактор.

Варактор - диод с р-n переходом, имеющий существенно нелиней­ную характеристику суммарной емкости (барьер­ной и диффузионной), как функции напряжения.

Варактор предназначен для работы при боль­ших амплитудах колебаний, когда возможна ситуация, что одну часть периода колебаний p-n переход закрыт, другую - открыт.

Как было показано ранее, диод с p-n переходом обладает барьерной и диффузионной емкостями. Диффузионная емкость проявляется при прямом смещении диода, когда проводимость его велика и ве­лики потери мощности из-за относительно больших активных токов через диод.

!! В арикапы используют толь­ко при обратном постоянном смещении (и малом сигнале), когда проявляется только барьерная емкость.

!! Варакторы находятся поочередно в прямом и обратном включении под действием большой амплитуды сигнала (переменного).

Варактор используется в так называемых варакторных умножителях частоты

Зависимость емкости от напряжения смещения различна для варикапов, изготовленных методом диффузии или методом вплавления примесей.

В сплавных варикапах с резким р-n переходом зависимость барьерной емкости от напряжения смещения получается более резкая.

Рис. 7.6 Концентрация примесей и структура варикапа с малым сопротивлением базы

Сопротивление базы варикапа должно быть по возможности малым.

Одновременно для большего пробив­ного напряжения необходимо большее удельное сопротивление слоев базы, прилегающих к р-n переходу.

Поэтому, базу ва­рикапа делают состоящей из двух слоев (рис. 7.6). Основная часть базы n + должна быть низкоомной (подложка). Тонкий слой базы n, прилегающий к переходу, должен быть высокоомным.

Функциональная зависимость емкости варикапа от напряжения определяется профилем легирования базы варикапа. В случае однородного легирования емкость обратно пропорциональна корню из приложенного напряжения U_обр.

Задавая профиль легирования в базе варикапа N_D(x), можно получить различные зависимости емкости варикапа от напряжения C(U_обр) - линейно убывающие, экспоненциально убывающие (рис. 7.7).

Рис. 7.7 Зависимости емкости варикапов от обратного напряжения

Пример: схема включения варикапа в колебательный контур

f_к = 1/2p(L_к(C_к+C_в))^0,5 (7.1)

C_бл , C_р > C_к ,C_в и U_~ << E_см

Рис. 7.8 Схема включения варикапа в колебательный контур

Параметры варикапа:

- номинальная емкость С_ном при номинальном напряжении смещения (обычно U_см = 4 В);

- максимальная С_mах и минимальная С_min емкости;

- коэффициент перекрытия k = C_max /C_min;

- добротность Q, измеряемая как отношение реактивного сопротивления варикапа к полному сопротивлению потерь при температуре 20⁰С;

- максимально допустимое напряжение U_mах;

- и максимально допустимая мощность Р_mах;

- ТКЕ, показывающий относительное изменение емкости на 1₀С.

Светоизлучающие диоды (СИД), или светодиоды

Рис. 7.9 УГО

Светодиод - излучающий полупроводниковый прибор с одним электрон­но-дырочным переходом, предназначенный для непосредственного преобразо­вания электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.

СИД - универсальный излучатель в оптоэлектронике. Он используется в качестве индикатора включения блоков, для визуального отображения появле­ния высоких потенциалов на выходах ИМС, является элементом цифровых и цифробуквенных мозаичных индикаторов и т.п.

Устройство СИД отличается от обычного диода, в принципе, только наличием линзы, как правило, пластмассовой.

Рис. 7.10 Устройство светодиода

В качестве полупроводника используется карбид кремния (SiC), арсенид гал­лия (GaAs), нитрид галлия (GaN), фосфид галлия (GaP) и др.

Рис. 7.11 Схема включения светодиода

При подаче на p-n переход прямого напряже­ния наблюдается интенсивная инжекция неос­новных носителей заряда: электронов в р-область и дырок в n-область.

Инжектирован­ные неосновные носители рекомбинируют с основными носителями в данной области полупроводника.

При рекомбинации выделяется энергия. У многих полупроводников рекомбинация носит безызлучательный характер - энергия, выделяющаяся при реком­бинации, отдается кристаллической решетке, фононам, т.е. превращается в конечном ито­ге в тепло.

У полупроводников, выполненных на основе вышеперечис­ленных материалов, рекомбинация является излучательной - энергия при ре­комбинации выделяется в виде квантов излучения - фотонов. Поэтому у таких полупроводников прохождение через p-n переход тока в прямом направлении сопровождается некогерентным оптическим излучением определенного спек­трального состава.

Светодиод, как элемент электрической схемы, характеризуется ВАХ.

Ход ВАХ светодиода не отличается от ВАХ обычного диода.

Светодиод, как излучатель, характеризуют:

1. Излучательной (яркостной) характеристикой - зависимостью яркости от тока

В = f(I_пр),

где В - яркость свечения [кд/м² ];

2. Мощностной характеристикой - зависимостью мощности излучения от тока;

3. Спектральной характеристикой - зависимостью относительной спектральной плотности мощности от длины волны излучения.

Рис. 7.12 Излучательная и мощностная характеристики светодиода

Рис. 7.13 Спектральная характеристика светодиода P= S_l(w)dw. w=2p/l

Спектральные характеристики имеют выраженный макси­мум на некоторой длине волны l_mах. Величина l_mах определяет цвет излуче­ния, зависит от материала полупроводника диода и составляет 1,7 мкм для SiC; 0,9 мкм - GaAs.

При необходимости, можно выбрать светодиод со спектральной характеристикой, близкой к кривой относительной видимости глаза.

Электрические параметры светодиода:

1. Максимальный и номинальный прямой ток I_{пр max}, I_{пр ном} (диапазон лежит до 50ma, у СИД малой мощности);

2. Номинальное прямое напряжение U_{пр ном};

3. Максимальное обратное напряжение U_{обр max}(4-12 В);

4. Допустимая рассеиваемая мощность Р_{расс max} [мВт];

5. Диапазон рабочих температур - 60°-+70°С.

Дата добавления: 2014-01-20