Добротность варикапа

Качество ваpикапа оценивают добротностью , равной отношению реактивного сопротивления ваpикапа на заданной частоте сигнала к сопротивлению потерь при заданном значении емкости. Ваpикап может быть представлен эквивалентной схемой, которая изображена на рис. 1.1.13, тогда добротность рассчитывается по следующей формуле

, (1.1.24)

из которой видно, что добротность зависит от частоты.

Определим из (1.1.24) частоту, соответствующую максимальной добротности, для чего возьмем производную от данного выражения и приравняем ее к нулю.

, (1.1.25)

. (1.1.26)

В реальных ваpикапах отношение , вследствие чего формулы (1.1.25) и (1.1.26) можно записать следующим образом:

. (1.1.28)

На низких частотах обычно сопротивлением базы пренебрегают, тогда добротность варикапа в этом случае можно определить как

. (1.1.29)

На высоких частотах сопротивление уменьшается (рис.1.1.13) и поэтому, в данном случае, можно пренебречь параллельным сопротивлением . В этом случае добротность варикапа определяется как:

(1.1.30)

Из соотношений (1.1.29) и (1.1.30) видно, что низкочастотные ваpикапы должны обладать высокими значениями и . Это требование удовлетворяется при использовании материалов с широкой запрещенной зоной, т.е. когда величина обратного тока на единицу площади перехода достаточно мала. Емкость при достигает сотых долей микрофарады.

Для высокочастотных ваpикапов необходимы минимальные значения и . Уменьшение сопротивления может быть получено за счет повышения концентрации примесей в базе, однако при этом снижается значение напряжения пробоя, что нежелательно. Для повышения напряжения пробоя необходимо использовать материалы с высокой подвижностью носителей. Рабочий диапазон частот ваpикапа оценивают значениями верхней и нижней частот, соответствующими минимально допустимому значению добротности (рис. 1.1.14). За минимальное значение добротности обычно принимают . Использование ваpикапа в параметрических системах при нецелесообразно, Поэтому в этих случаях принимают , например . Значение частоты , соответствующее называют критической частотой.

. (1.1.31)

Параметры ваpикапов существенно зависят от температуры, хотя ёмкость изменяется с температурой незначительно. С повышением температуры резко уменьшается сопротивление вследствие роста обратного тока. Ввиду этого на низких частотах заметно снижается добротность , поэтому ваpикапы удовлетворительно работают лишь при относительно невысоких температурах: для приборов на арсениде галлия , а для германиевых ваpикапов .

Зависимость параметров ваpикапа от температуры принято характеризовать температурным коэффициентом емкости ваpикапа и температурным коэффициентом добротности ваpикапа , где - интервал изменения температуры окружающей среды.