7.5 Варикапы.

Варикапами называют полупроводниковые диоды, в которых используется зави­симость емкости р-п-перехода от значения обратного напряжения. Варикапы при­меняют в качестве элементов с электрически управляемой емкостью. Основной характеристикой варикапа является вольт-фарадная: .

Формула вольт-фарадной характеристики варикапа:

— емкость варикапа при ;

— высота потенциального барьера в переходе;

- коэффициент нелинейности, зависящий от распределения примеси в р-п-переходе (для резких переходов т = 0,5, для плавных — т = 0,3).

Ниже перечислены основные параметры варикапов:

1. Емкость варикапа — емкость, измеренная между выводами варикапа при заданном значении обратного напряжения. Для разных типов варикапов эта-, емкость может быть от нескольких единиц до нескольких сотен пикофарад.

2. Коэффициент перекрытия по емкости — отношение емкостей варикапа для двух заданных значений обратных напряжений. Значение этого параметра со­ставляет несколько единиц.

3. Добротность варикапа - отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте переменного сигнала к сопротивлению потерь при задан­ном значении емкости или обратного напряжения. Добротность лежит в пре­делах от нескольких десятков до нескольких сотен.

4. Температурный коэффициент емкости — относительное изменение емкос­ти при изменении температуры на (влияние температуры на емкость варикапа в основном обусловлено изменением контактной разности потенци­алов, практически ):

На рис. 3.15 представлена схема включения варикапа, обеспечивающая изме-нение резонансной частоты колебательного контура.

Рис. 3.15

Обратное напряжение на варикап подается через разделительный высокоомный резистор, предотвраща­ющий шунтирование емкости варикапа малым внутренним сопротивлением источника питания. Конденсатор С необходим, чтобы исключить попадание постоянного напряжения в источник переменного напряжения, подключенный к колебательному контуру. Емкость этого конденсатора во много раз превышает емкость варикапа.

7.6 Туннельные диоды.

В туннельных диодах используют контакт вырожденных полупроводников, на вольт-амперной характеристике которых при прямом напряжении имеется учас­ток с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 3.16, а).

Вырожденный полупроводник – это полупроводник, концентрация примесей в котором настолько велика, что собственные свойства практически не проявляются, а проявляются свойства примеси.

Ниже перечислены специфические параметры туннельных диодов.

1. Пиковый ток — прямой ток в точке максимума вольт-амперной характерис­тики. Его значение может находиться в интервале от десятых долей миллиам­пера до сотен миллиампер.

2. Ток впадины — прямой ток в точке минимума вольт-амперной характеристики.

3. Отношение токов — отношение пикового тока к току впадины. Для тун­нельных диодов из арсенида галлия , для германиевых туннельных диодов .

4. Напряжение пика — прямое напряжение, соответствующее пиковому току. Для туннельных диодов из арсенида галлия , для германие­вых диодов .

5. Напряжение впадины — прямое напряжение, соответствующее току впади­ны. У туннельных диодов из арсенида галлия , у германиевых диодов .

6. Напряжение раствора — прямое напряжение, большее напряжения впади­ны, при котором ток равен пиковому.

Наличие на вольт-амперной характеристике участка с отрицательным дифферен­циальным сопротивлением позволяет применять туннельные диоды для усиле­ния, генерирования, переключения и преобразования электрических колебаний. На рис. 3.17, а в качестве примера показана схема включения туннельного диода как усилителя, а на рис. 3.17, б представлена диаграмма, поясняющая принцип ее работы.

Сопротивление нагрузочного резистора в схеме меньше отрицательного сопротивления диода. В этом случае небольшое изменение входного напряжения приводит к появлению значительного напряжения на нагрузке. В связи с тем, что ток в туннельном диоде создается основными носителями заряда, прохождение которых не связано с накоплением неравновесного заряда, прибор обладает |очень малой инерционностью. Предельная частота туннельного диода ограничивается барьерной емкостью перехода, сопротивлением базы и индуктивностью выходов. Она может достигать сотен гигагерц.