2.5. Варикапы

     Любой p-n-переход имеет зарядную и диффузион­ную емкости, которые изменяются при приложении внешнего напряжения. Варикапом называется диод, спе­циально сконструированный для использования в каче­стве емкости, управляемой напряжением. В качестве управляемой емкости используется зарядная емкость. Диффузионная емкость не подходит для этой цели, так как она проявляется при прямом смещении p-n-пере­хода, когда сопротивление диода мало, а следовательно, добротность емкости невелика.

     Кроме параметров, характеризующих работу любого диода, варикапы характеризуются следующими основными параметрами: С_mах — максимальная емкость варикапа при заданном минимальном напряжении сме­щения; С_min — минимальная емкость варикапа при мак­симальном напряжении смещения; С_ном — номинальная емкость варикапа при номинальном напряжении сме­щения Q_ном — номинальная добротность варикапа при номинальном напряжении смещения; К — показатель степени в зависимости емкости от напряжения; k_c — коэффициент перекрытия — отношение максимальной емкости к минимальной; ТКЕ и ТКД — температурные коэффициенты С и Q, т. е. относительное измене­ние емкости или добротности при заданном напряжении смещения при изменении температуры окружающей сре­ды на 1°С в заданном интервале температур.

     Зависимость емкости p-n-перехода от обратного на­пряжения может быть записана в виде

С=AS( +V)-^к,                                      

где А — постоянный коэффициент, а К—1/2 для резкого p-n-перехода. Величина номинальной емкости обеспе­чивается подбором площади p-n-перехода. Изменение емкости в зависимости от температуры определяется изменением контактной разности потенциалов. С ростом напряжения ТКЕ уменьшается за счет умень­шения влияния  на емкость.

    Добротность варикапа Q, как и любого конденсато­ра, определяется отношением реактивного сопротивле­ния к активному. Она зависит от частоты(рис.2.6).

Рис. 2.6. Зависимость добротно­сти варикапа от частоты

Повысить добротность на высоких частотах можно понижением омического сопротивления базы и контак­тов.

     Перспективна разра­ботка варикапов на осно­ве барьера Шоттки, где, используя металл, можно получить меньшие значе­ния омического сопротивления базы. В диодах Шоттки можно получить также и более резкую зависимость ем­кости от напряжения, а соответственно и большие зна­чения коэффициента перекрытия k_c. Для изготовления низкочастотных варикапов используется кремний, а вы­сокочастотных— также германий и арсенид галлия как материалы, имеющие более высокую подвижность элек­тронов.

    Основные области применения варикапов: электрон­ная перестройка частоты колебательных контуров; уси­ление и генерация СВЧ сигналов (параметрические диоды); умножение частоты.