Varaktora diode, saukta arī par varicap, VVC (sprieguma mainīga kapacitāte vai regulēšanas diode, ir pusvadītāju diodes tips, kura p-n krustojumā ir mainīga no sprieguma atkarīga kapacitāte, kad ierīce tiek mainīta neobjektīvi.

Reversā novirze būtībā nozīmē, kad diode tiek pakļauta pretējam spriegumam, kas nozīmē pozitīvu spriegumu katodā un negatīvu anodā.

Variācijas diodes darbības veids ir atkarīgs no esošās kapacitātes pār diodes p-n krustojumu, kamēr tas atrodas apgrieztā slīpo režīmā.

Šajā stāvoklī mēs atklājam, ka pāri krustojuma p-n pusēm tiek izveidots nesegtu lādiņu reģions, kas kopā rada izsīkuma reģionu visā krustojumā.

Šis noplicināšanas reģions izveido noplicināšanas platums ierīcē, kas simbolizēta kā Wd.

Kapacitātes pāreju iepriekš paskaidroto izolēto nesegto lādiņu dēļ p-n krustojumā var noteikt, izmantojot formulu:

CT = e. A / Wd

kur e ir pusvadītāju materiālu caurlaidība, TO ir p-n krustojuma laukums un W d ir noplicināšanas platums.

Kā tas strādā

Varikapa vai varaktora diodes pamatdarbību var saprast ar šādu paskaidrojumu:

Ja varaktoru vai varikapa diodi pielieto ar pieaugošu pretējā slīpuma potenciālu, tiek palielināts ierīces izsīkuma platums, kas savukārt izraisa tā pārejas kapacitātes samazināšanos.

Šis attēls parāda varaktora diode raksturīgo reakciju.

Mēs varam redzēt straujo sākotnējo CT kritumu, reaģējot uz pretējā slīpo potenciāla palielināšanos. Parasti mainīgā sprieguma kapacitātes diodes piemērotā reversās novirzes sprieguma VR diapazons ir ierobežots līdz 20 V.

Attiecībā uz piemēroto reverso novirzes spriegumu pārejas kapacitāti var tuvināt, izmantojot formulu:

CT = K / (VT + VR) ⁿ

Šajā formulā K ir konstante, ko nosaka pēc izmantotā pusvadītāja materiāla veida un tā konstrukcijas izkārtojuma.

VT ir ceļa potenciāls , kā aprakstīts zemāk:

VR ir ierīcē pielietotās reversās novirzes potenciāla summa.

n varikozu diodēm, kurām ir sakausējuma savienojums, var būt vērtība 1/2, un diodēm, kurās izmanto izkliedētus savienojumus, 1/3.

Ja nav novirzes sprieguma vai pie nulles sprieguma, kapacitāti C (0) kā VR funkciju var izteikt, izmantojot šādu formulu.

CT (VR) = C (0) / (1 + | VR / VT |) ⁿ

Varicap ekvivalenta shēma

Varicap diode standarta simboli (b) un līdzvērtīga aptuvenā shēma (a) ir attēloti šādā attēlā:

Labās puses attēlā ir norādīta aptuvena simulācijas shēma varikapa diodei.

“kā sērijveidā vadīt gaismas diodes ”

Būdams diode un apgrieztā slīpuma apgabalā, pretestība ekvivalentajā ķēdē RR tiek parādīta ievērojami liela (ap 1M omi), savukārt ģeometriskās pretestības vērtība Rs ir diezgan maza. CT vērtība var atšķirties no 2 līdz 100 pF atkarībā no izmantotā varikapa veida.

Lai pārliecinātos, ka RR vērtība ir pietiekami liela, lai noplūdes strāva varētu būt minimāla, silikona materiāls parasti tiek izvēlēts varikapa diodei.

Tā kā ir paredzēts, ka varicap diodi īpaši izmanto ārkārtīgi augstas frekvences lietojumos, induktivitāti LS nevar ignorēt, lai arī nanohenrijās tā var izskatīties maza.

Šīs mazās induktivitātes ietekme var būt diezgan ievērojama, un to var pierādīt ar sekojošo reaktivitātes aprēķins .

XL = 2πfL, iedomāsimies, ka frekvence 10 GHz un LS = 1 nH radīs XLS = 2πfL = (6.28) (10¹⁰Hz) (10^-9F) = 62,8 omi. Tas izskatās pārāk liels, un, bez šaubām, tieši tāpēc varicap diodes tiek norādītas ar stingru frekvences ierobežojumu.

Ja mēs pieņemam, ka frekvenču diapazons ir piemērots un RS, XLS vērtības ir zemas salīdzinājumā ar citiem sērijas elementiem, iepriekš norādīto ekvivalentu ķēdi var vienkārši aizstāt ar mainīgu kondensatoru.

Izpratne par Varicap vai Varactor Diode datu lapu

Pilnīgu tipiska varikapa diodes datu lapu var izpētīt no šāda attēla:

C3 / C25 attiecība iepriekš redzamajā attēlā parāda kapacitātes līmeņa attiecību, kad diods tiek lietots ar apgrieztās novirzes potenciālu no 3 līdz 25 V. Attiecība palīdz mums ātri uzzināt par izmaiņu līmeni kapacitāte attiecībā uz pielietoto reversās novirzes potenciālu.

The Nopelnu figūra Q nodrošina apsvērumu diapazonu ierīces ieviešanai lietojumprogrammā, un tas ir arī kapacitātes ierīces vienā ciklā uzkrātās enerģijas un cikla laikā zaudētās vai izkliedētās enerģijas attiecība.

Tā kā enerģijas zudumu galvenokārt uzskata par negatīvu atribūtu, jo augstāka ir attiecības relatīvā vērtība, jo labāk.

Vēl viens datu lapas aspekts ir varikapa diodes rezonanses frekvence. Un to nosaka formula:

fo = 1 / 2π√LC

Šis faktors izlemj varikapa diode lietojuma diapazonu.

Kapacitātes temperatūras koeficients

Atsaucoties uz iepriekš minēto diagrammu, kapacitātes temperatūras koeficients varikapa diode var novērtēt, izmantojot šādu formulu:

kur ΔC apzīmē ierīces kapacitātes svārstības temperatūras izmaiņu dēļ, ko attēlo (T1 - T0), konkrētam pretēja novirzes potenciālam.

Piemēram, iepriekš minētajā datu lapā tas parāda C0 = 29 pF ar VR = 3 V un T0 = 25 grādus pēc Celsija.

Izmantojot iepriekš minētos datus, mēs varam novērtēt varikapa diodes kapacitātes izmaiņas, vienkārši aizvietojot jauno temperatūru T1 vērtību un TCC no diagrammas (0,013). Izmantojot jauno VR, var sagaidīt, ka TCC vērtība attiecīgi mainīsies. Atsaucoties uz datu lapu, mēs atklājam, ka maksimālā sasniegtā frekvence būs 600 MHz.

“pārvērst 3 fāzes vienfāzē ”

Izmantojot šo frekvences vērtību, varikapa reaktivitāti XL var aprēķināt šādi:

XL = 2πfL = (6,28) (600 x 10¹⁰Hz) (2,5 x 10^-9F) = 9,42 omi

Rezultāts ir relatīvi mazs lielums, un ir pieņemami to ignorēt.

Varicap diode lietošana

Daži no varaktora vai varikapa diodes augstfrekvences pielietojuma apgabaliem, kurus nosaka zemas kapacitātes specifikācijas, ir regulējami joslas filtri, automātiskās frekvences vadības ierīces, parametru pastiprinātāji un FM modulatori.

Zemāk sniegtajā piemērā parādīts varicap diode, kas ieviests tūninga ķēdē.