сти. Тем самым здесь возможно выпрямление переменных напряжений очень высокой частоты.

11. Варикапы

Варикапом называется специальный полупроводниковый диод, ёмкость которого изменяется под действием приложенного к нему напряжения. В самом деле, обратно смещённый p-n-переход представляет собой две проводящие области – p и n, – разделённые обеднённой зоной, препятствующей протеканию тока. Следовательно, такой переход обладает ёмкостью, определяемой соотношением

C = WεA ,

где ε – диэлектрическая проницательность полупроводниковых материалов, составляющих переход; A – площадь р-n перехода; W – протяженность обеднённой зоны. Аналогичным соотношением определяется и ёмкость обычного плоскопараллельного конденсатора. С увеличением обратного напряжения на переходе увеличивается протяжённость обеднённой зоны, что приводит к уменьшению ёмкости перехода. Зависимость ёмкости перехода от приложенного к нему напряжения определяется соотношением:

C(Uв ) =		C(0)				,
			U	в	η
		−
	1		Ψк

C(UВ) – ёмкость варикапа при напряжении на нём UВ; C(0) – ёмкость варикапа при нулевом напряжении на нём, когда переход находится под

контактной разностью потенциалов ΨK = KT q; η=0.5 для сплавных

переходов и η=1/3 для диффузионных. Зависимость ёмкости варикапа от приложеного к нему обратного напряжения определяется из графика на рис. 87,а. Эквивалентная схема варикапа представлена на рис. 87,б.

109

RП – сопротивления потерь, определяемые сопротивлениями собственно областей р- и n-типа, а так же сопротивлениями контактов и выводов. Оно невелико, порядка десятка Ом.; Rут – сопротивление утечки, определяемое загрязненностью поверхности перехода, а также утечкой тока через обеднённую зону. Это сопротивление составляет единицы мегаом. Условное изображение варикапа показано на рис. 87,в.

Наиболее важными параметрами варикапов являются начальная ёмкость прибора C(0), его добротность Q и коэффициент перекрытия по ёмкости.

Что касается начальной ёмкости, то у разных типов приборов она имеет различное значение и лежит в пределах от десятков до тысячи пикофарад. Коэффициент перекрытия по ёмкости, как для любого конденсатора переменной ёмкости, определяется отношением максимальной ёмкости прибора к его минимальному значению:

= C(0)

K .

C(UВ )min

Обычно K лежит в пределе от 2 до 20.

Как и всякий реактивный элемент, варикап харакхарактеризуется добротностью Q, определяемой отношением реактивной мощности в нём к мощности потерь. Q зависит от частоты, достигает максимума при

ϖ =	1	R		1		и в последующем уменьша-
	C(0)		П	R
					УТ

уменьшается, рис. 88. Отсюда следует, что максимальная

110

добротность варикапов из арсенида галлия наблюдается при более низкой частоте, нежели у прибора из кремния. Реальная добротность кремниевых приборов много выше. Добротность зависит и от величины обратного напряжения смещения перехода.

При малых напряжениях смещения она достигает сотен единиц, а при больших – нескольких тысяч.

Варикапы используются в частотных модуляторах, в схемах автоматического регулирования частоты, регулируемых полосовых фильтрах и параметрических усилителях.

В схемах резонансного контура с электронной подстройкой частоты рис. 89, посредством напряжения Uу.

Ёмкость варикапа меняется посредством управляющего напряжения Uу. Чтобы исключить закорачивание постоянного управляющего напряжения индуктивностью, последовательно с ней включается либо разделительный конденсатор C рис.89а, либо дополнительный варикап рис. 89б.

Контрольные задания

1.Дать определение туннельного диода, прокомментировать его вольт-амперную характеристику и схемы применения.

2.Привести определение обращенного диода и его назначение.

3.Объяснить характеристики варикапов и прокомментировать схемы их применения.

111