Емкостной диод
Диод емкости или варикап , а также варакторный или настройка диод называет, является электронным полупроводником - компонент . Изменяя подаваемое напряжение, емкость можно изменять на 10: 1. Это означает, что доступна электрически управляемая емкость, которая в значительной степени заменила использовавшиеся ранее переменные конденсаторы значительно большего размера .
функция
Дырочный переход из в диоде имеет емкость , которая зависит от ширины зоны пространственного заряда . Если диод работает в обратном направлении, на pn переходе создается зона истощения носителей заряда, где также нарастает электрическое поле из-за отсутствия носителей заряда. При повышении напряжения ширина зоны без заряда увеличивается, поэтому емкость уменьшается. Емкости в диапазоне от 3 пФ до 300 пФ могут быть достигнуты подходящим легированием . Максимальное обратное напряжение составляет около 30 V .
заявление
Емкостной диод используется для настройки резонансных цепей в фильтрах и схемах генераторов , например, вместо переменных конденсаторов или переменных индуктивностей ( вариометры ) для выбора частоты в радиоприемниках (например, радиоприемниках , телевизионных приемниках ).
Кроме того, емкостные диоды, подключенные к LC-резонансным контурам, используются для автоматической точной настройки ( AFC ) в приемниках или для частотной модуляции в FM- передатчиках.
Для быстрого управления частотой в схемах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) часто используются емкостные диоды. Эти PLL являются основным компонентом всех радиостанций и сотовых телефонов .
До того, как в 1970 году были разработаны транзисторы, которые могли генерировать мощность в несколько ватт выше 200 МГц, охлаждаемые емкостные диоды (варакторы) использовались для умножения частот, например, от 140 МГц до 420 МГц. Искажение синусоидального напряжения было использовано из-за сильно нелинейной характеристики, которая возникает, когда варакторные диоды работают с более чем 20 В переменного тока. Правильно используя резонансные цепи, можно было отфильтровать желаемые гармоники.
Настройка LC-резонансных контуров
Для регулировки частоты LC-резонансных контуров напряжение (поляризованное в обратном направлении) используется для задания емкости диода, который подключен параллельно конденсатору связи к конденсатору C. За счет индуктивности колебательный контур отделен от источника напряжения по переменному току. Обычно его можно заменить на высокое сопротивление в пределах 100 кОм. ВЧ-напряжение, подаваемое на диод, должно быть на 3-4 порядка ниже подаваемого управляющего напряжения, в противном случае резонансный контур будет расстроен из-за ВЧ-напряжения, что вызовет нелинейности и, следовательно, интермодуляцию.
Конденсатор связи отделяет управляющее напряжение диода от резонансного контура.
Выбор должен быть сделан таким образом, чтобы он не влиял на резонансную частоту . Потом:
Если это так , то формула упрощается до:
Противопоследовательное соединение двух переходных конденсаторов параллельно резонансному контуру экономит конденсатор связи и снижает модуляцию емкости емкостного диода высокочастотной составляющей. Причина в том, что управляющее напряжение подается на оба диода одинаково (через L и L B ), но HF применяется с противоположной полярностью (потому что он подключен антисерийным образом), и, таким образом, два изменения емкости в значительной степени отменяют друг друга.
Емкостные диоды нельзя использовать для настройки резонансных цепей с высокими ВЧ напряжениями, поскольку их емкость зависит от напряжения, а максимальное обратное напряжение ограничено. Кроме того, необходимо учитывать их температурную зависимость.
литература
- Ульрих Титце, Кристоф Шенк, Эберхард Гамм, технология полупроводниковых схем , Springer 2002, 12-е издание, ISBN 3540428496
веб ссылки
- Технические данные емкостного диода Philips / NXP Varicap Diode BB 212 [1]