4.5 Варикапы.
Принцип действия варикапа основан на зависимости барьерной емкости р-n перехода от приложенного напряжения и представляет управляемую емкость. Варикапы также называются параметрическими диодами и варакторами. Условное обозначение варикапа приведено на рисунке 4.10 а), а ВАХ – на рисунке 4.10 б):
Р
исунок
4.10
С(U)
= C(0)
Емкость варикапа обратно пропорциональна приложенному обратному напряжению.
Используется в параметрических усилителях, умножителях частоты, модуляторах.
На рисунке 4.11 приведена схема включение варикапа в колебательный контур в качестве переменной емкости.
Рисунок 4.11
Здесь R1– для того, чтобы добротность контура не понижалась от влияния R. Cр– разделительная емкость, чтобы постоянное напряжение не проходило на катушку. Изменяя с помощью R обратное напряжение UОБР можно менять резонансную частоту fрез контура.
4.6 Туннельные диоды
В
основу работы диода положен туннельный
эффект (см.п. 2.6).
Диод построен на основе вырожденных полупроводников. Концентрация примесей 1021 см-3, поэтому диод имеет очень узкий р-n переход.
Уровень Ферми смещается в р-области в валентную зону, в n-области – в зону проводимости. Энергетические зоны перекрываются, носители переходят в другую энергетическую зону, оставаясь там основными без затраты дополнительной энергии, поэтому диоды малоинерционны. Кроме того, диоды обладают высокой температурной стабильностью и противорадиационной устойчивостью. Изготавливаются из германия, кремния и арсенида галлия.
Применяется для усиления, генерации, преобразования сигнала
Условное обозначение приведено на рисунке 4.12,а), вольт-амперная характеристика – на рисунке 4.12,б). ВАХ имеет участок отрицательного сопротивления.
Схема замещения диода на участке с отрицательным напряжением имеет вид:
4
.7
Обращенные диоды
Обращенные диоды – это диоды с концентрацией примесей (1019 см -3) меньше, чем у туннельных. Энергетические уровни не перекрываются, уровень Ферми совпадает с потолком валентной зоны р-области и дном зоны проводимости n-области и туннельный эффект сохраняется только при обратном напряжении. ВАХ приведена на рисунке 4.13
Используются для индикации и детектирования слабых сигналов, в переключательных схемах, детекторах.
У
словное
обозначение:
Основные параметры: Imin, Imax
4.8 Диоды Шоттки
В основе работы диода Шоттки используется выпрямляющий контакт (п. 2.9.1) металл-полупроводник, который изготавливается из качественного кремния с молибденом, нихромом, золотом, платиной или алюминием.
Условное обозначение:
Особенности:
1) работает на основных носителях, отсутствует инжекция неосновных носителей. Диффузионная емкость около нуля. Выше быстродействие, так как оно определяется только барьерной емкостью;
2) прямое напряжение меньше, чем у выпрямительных диодов, примерно равно 0.4 B;
3) прямая ветвь строго экспоненциальная;
4) меньше разброс параметров;
5) большая надежность и высокая устойчивость к ударам;
6) хорошие теплоотводящие свойства.
Эти особенности позволяют эффективно применять диоды Шоттки в высокочастотных аналоговых и цифровых схемах.