Варикапи

Варикапи – це напівпровідникові діоди, у яких використовується залежність бар’єрної ємності - переходу від зворотної напруги. Варикапи поділяють на підстроювальні (третій елемент позначення – 1) і варактори (третій елемент – 2).

Підстроювальні варикапи використовують, наприклад, для електронного підстроювання резонансної частоти коливальних контурів (рис. 2.11). На схемі рис. 2.11 конденсатор С запобігає замиканню напруги зміщення через котушку індуктивності . Ємність конденсатора значно перевищує бар’єрну ємність варикапа . Тому резонансна частота контуру дорівнює

, (2.5)

де - ємність варикапа.

Регулюючи напругу зміщення, яка подається на варикап з потенціометра через резистор , можна змінювати ємність приладу, а отже, і резонансну частоту контура. Резистор запобігає можливості шунтування коливаль­ного контуру при переміщенні повзунка потенціометра. Опір вибирають більшим, ніж резонансний опір контуру.

Варактори, які мають виражену нелінійну вольт-амперну характеристику, використовують у пристроях параметри­чного підсилення і помноження частоти.

Рисунок 2.11 – Схема ввімкнення варикапа

Основні параметри варикапів: номінальна ємність, виміряна при даній зворотній напрузі ; максимально допустима зворотна напруга ; добротність варикапа, яка визначається відношенням реактивного опору до опору втрат.

Розглянемо вплив параметрів еквівалентної схеми діодів (рис. 1.17 б) на добротність варикапа.

Комплексний опір діода при зворотному включенні:

. (2.6)

З формули (2.6) випливає, що реактивна складова опору діода

, (2.7)

а активна –

. (2.8)

З формул (2.7) та (2.8) можна записати вираз для добротності варикапа:

. (2.9)

В області низьких частот

і . (2.10)

В області високих частот , і тоді

. (2.11)

З виразів (2.10) та (2.11) випливає, що з метою збільшення добротності варикапа необхідно збільшувати зворотний опір його - переходу і зменшувати опір бази.

Для виконання першої умови варикапи виготовляють з кремнію. Для одержання малого опору бази для варикапа використовують структуру , в якій база складається з двох шарів: і (рис. 2.12); - шар бази має малу товщину, тому при зворотному вмиканні весь - перехід розміщується в цьому шарі. Опір бази в цьому випадку утворено лише сильнолегованою -областю, і тому він має малу величину. Ця структура, крім того, дозволяє значно збільшити зворотну напругу варикапа.

Рисунок 2.12 – Напівпровідникова структура варикапа