Варикапы — полупроводниковые диоды, представляющие собой переменную емкость. В них используется, как это указывалось выше, горизонтальная часть характеристики p-n-перехода, которая находится в области отрицательных напряжений, не превышающих напряжение пробоя.

Варикапы чаще всего используются для решения следующих задач:

  • перестройка резонансной частоты колебательных контуров;
  • преобразование частоты на нелинейной емкости;
  • усиление электрических колебаний высокой частоты.

Для перестройки резонансной частоты колебательного контура варикап включают параллельно основной емкости контура, причем амплитуда переменной составляющей напряжения на контуре должна быть значительно меньше напряжения смещения. Изменяя величину напряжения смещения, мы изменяем емкость варикапа и, следовательно, резонансную частоту колебательного контура. Переменное же напряжение на контуре почти не влияет на емкость варикапа, так как это напряжение значительно меньше напряжения смещения.

Для преобразования частоты режим варикапа устанавливается несколько иной. Смещение, подаваемое на варикап, и амплитуда преобразуемого напряжения в этом режиме почти равны. Так как емкость варикапа изменяется не по линейному закону, а обратно пропорционально приложенному напряжению, то на его выходе будет сигнал не только на основной частоте, то есть соответствующей частоте входного сигнала, но будут также и сигналы на удвоенной, утроенной и т. д. частотах. Это так называемые гармоники. Если на выходе прибора поставить колебательный контур, настроенный на какую-либо гармонику, то будет выделяться именно эта гармоника, то есть сигнал с частотой, в два, три, четыре раза большей, чем частота входного сигнала. Таким образом, мы как бы умножили частоту сигнала. Правда, чем больше коэффициент умножения, то есть чем более высокую частоту по сравнению с основной (входной) мы выделили, тем меньше будет мощность выходного сигнала по сравнению с мощностью входного сигнала.

Примером варикапа могут служить диоды типа Д901А — Д901Е. При обратном напряжении 4 В они имеют емкость 22-=-44 пФ. Максимальное напряжение 45-^-80 В соответствует минимальной емкости 7-11 пФ. Добротность варикапов на частоте 50 МГц при напряжении 4 В составляет 25—30. Мощность рассеяния до 250 мВт.

Исключительно важные свойства полупроводников, пред­определившие их чрезвычайно широкое применение, про­являются в пограничной области, вернее в очень узком слое вещества между двумя частями полупроводника, обладаю­щими проводимостями различных видов. Этот слой полу­чил название электронно-дырочного перехода или сокра­щенно р-n-перехода. Определяющее свойство р-n-пере­хода — его односторонняя проводимость.

Упрощенно механизм односторонней проводимости можно объяснить следующим образом, рисунок ниже:

p-n-perehod

Так как в области р с дырочной проводимостью подвижных электронов значительно меньше, чем в области п с элект­ронной проводимостью, то электроны из n-слоя начинают переходить в р-слой (у их границы), а дырки в то же время будут двигаться в обратном направлении. При этом элект­рическая нейтральность каждой области окажется нару­шенной. В пограничном слое с проводимостью типа а образуется положительный объемный заряд, а в р-области, то есть по другую сторону границы,— отрицательный. Таким образом, в тонком слое полупроводника у границы раздела р- и n-областей образуются две зоны объемных разноименных электрических зарядов. Этот слой и пред­ставляет собой собственно р-n-переход. Естественно, возникновение разноименных зарядов влечет за собой появле­ние электрического поля. Это поле препятствует проник­новению электронов в р-область, а дырок в «-область, причем настолько эффективно, что лишь отдельные элект­роны и дырки, обладающие повышенной энергией, могут преодолевать его тормозящее действие. Наступает стабиль­ное состояние р-n-перехода.

Читать полностью »

 


© 2010 Основы электроники и связи | Карта сайта
Полное или частичное копирование материалов разрешено при размещении активной гиперссылки на сайт