Варикапы

Назначение

Варикап – это полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в качестве управляемой электрическим напряжением емкости.

Варикап работает при обратном напряжении, приложенном к р-n– переходу. Его емкость меняется в широких пределах, а ее значение определяют из выражения

где - емкость при нулевом напряжении на диоде,- значение контактного потенциала,- приложенное обратное напряжение,n = 2 для резких переходов иn= 3 для плавных переходов. Эквивалентная схема варикапа и его условное обозначение приведены на рис.11.

Наличие индуктивности в экв.схеме варикапа объясняется конструктивными особенностями.

На рис.11,в в качестве примера показано включение варикапа в цепь резонансного LC-контура. Конденсатор С необходим для исключения попадания постоянного напряженияUв цепь U_BX. Его берут достаточно большим: С>>С_B. РезисторR₁также берется большим, так чтобы введение цепи подачи напряжения не приводило к существенному уменьшению добротности варикапа.

Основные параметры.

1. Общая емкость C_B– емкость, измеренная между выводами варикапа при заданном обратном напряжении (десятки – сотни пФ).

2. Коэффициент перекрытия по емкости – отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратных напряжений: (несколько единиц – несколько десятков единиц).

3. Сопротивление потерь r_n– суммарное активное сопротивление, включая сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов варикапа.

4. Добротность ­Q_B– отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте переменного сигнала (Х_С) к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или обратного напряжения:(десятки – сотни единиц).

5. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) - отношение относительного изменения емкости к вызвавшему его абсолютному изменению окружающей среды:

Туннельные диоды

Туннельные диоды относятся к группе полупроводниковых приборов, вольтамперные характеристики которых имеют участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Назначение.

Туннельный диод применяется как многофункциональный прибор (усиление, генерация, переключение и др.) для работы преимущественно в области СВЧ. Он может работать и на более низких частотах, однако его эффективность в том случае значительно ниже.

В основе работы туннельного диода лежит туннельный эффект, сущность которого заключается в том, что электрон, обладающий энергией, меньшей, чем высота потенциального барьера, может проникнуть с некоторой вероятностью сквозь этот потенциальный барьер.

В зависимости от функционального назначения туннельные диоды условно подразделяют на усилительные (3И101, 3И104 и др.), генераторные (3И201 – 3И203), переключательные (3И306 – 3И309).

На рис.12 приведены реальные (а) и теоретические (б) ВАХ туннельного диода. Особенность этих характеристик в следующем: в области обратных напряжений ток диода обладает весьма малым дифференциальным сопротивлением. В области прямых напряжений с увеличением напряжений прямой ток сначала растет до пикового значения I_max­при напряжении несколько десятков милливольт, а затем начинает уменьшаться (участок СД, в пределах которого туннельный диод обладает отрицательным дифференциальным сопротивлениемR). Затем ток спадает до минимального значенияI_min­ при напряженииU₂порядка несколько сотен милливольт; в дальнейшем прямой ток вновь начинает увеличиваться с ростом напряжения. На рис.12,в показана схема включения туннельного диода. Для туннельного диода можно воспользоваться аппроксимацией вольтамперной характеристики вида:

причем параметры A, B, , подбираются экспериментально.

Основные параметры.

1. Отношение токов в максимуме и минимуме ВАХ .

2. Отрицательной дифференциальной проводимостью (крутизной) на участке СД в точке максимума производной .

3. Отрицательным дифференциальным сопротивлением на участке СД в точке максимума производной .

4. Напряжением переключения , которое определяет возможный скачок напряжения на нагрузке при работе туннельного диода в схеме переключения.

5. Барьерной емкостью диода, которая обычно измеряется при минимуме тока. Емкость в максимуме тока равнаОтличительными способностями туннельного диода являются малое потребление мощности, устойчивость к радиационному излучению, малые габариты и масса. Влияние температуры на ВАХ сравнительно невелико.