Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:elt:question39

Вопрос №39. Варикапы и туннельные диоды. Устройство, условное графическое изображение и ВАХ. Область применения варикапов и туннельных диодов

Варикапы

Варикап, мать его, - полупроводниковый диод, в котором используется зависимость ёмкости pn-перехода от величины обратного напряжения.

Барьерная ёмкость конденсатора образуется неподвижными ионами доноров и акцепторов в области pn-перехода. Она зависит от приложенного к диоду обратного напряжения: при возрастании напряжения ширина области объемного заряда возрастает, а значение барьерной ёмкости уменьшается.

(дополнение из Википедии)

FIXME надо, нет?
При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n-перехода, которую можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-n-перехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения ёмкость не изменяется.

Изображение и какой-то график



Применение

Варикап применяется в качестве нелинейного элемента с электрически управляемой ёмкостью до 500 пФ (как любезно подсказывает Википедия, применяется он в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др).

Параметры

К основным параметрам варикапа относятся:

  • начальная ёмкость при нулевом напряжении;
  • номинальная ёмкость при заданном обратном напряжении;
  • добротность: Q = Xc / R;
  • температурный коэффициент ёмкости (FIXME не могу разобрать формулу)
  • предельная частота


Туннельные диоды

Туннельный диод - полупроводниковый диод, в котором при прямом напряжении туннельный эффект приводит к появлению на ВАХ участка отрицательного дифференциального сопротивления.

Обозначение


ВАХ


(на том участке, где ток убывает, там как раз дифференциальное сопротивление отрицательно)

Для того, чтобы туннельный эффект возникал при прямом смещении pn-перехода, обеспечивают высокую степень легирования p- и n-областей полупроводникового кристалла. /*(Википедия: Легирование — добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и химических свойств основного материала)*/

Благодаря этому, обедненный основными носителями слой оказывается очень тонким, и туннельный эффект наблюдается сразу при появлении прямого напряжения.

N-образный ВАХ туннельного диода позволяет его использовать в генераторах высокой частоты /* википедия: для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов */ и в запоминающих устройствах.

examination/elt/question39.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:16 (внешнее изменение)