Варикапи

Варикапи - це НД, ємність якого керується зворотною напругою і який призначений для застосування як елемент з електрично керованою ємніс-тю, тобто як електричний конденсатор, керований напругою.

Варикапи використовують у пристроях керування частотою коливаль-ного контуру, параметричних схемах підсилення, ділення і множення ча-стоти, схемах частотної модуляції тощо. Тут перевагу мають варикапи на основі бар'єрної ємності р-n-переходу. Вихідним матеріалом для варика-пів є кремній та арсенід галію. Такі діоди характеризуються залежністю ємності р-n-переходу від зворотної напруги Ї вольт-фарадною характери-стикою C-j{UR) (рис. 3.1). Для одержання більш різкої залежності С =J{Ur) в епітаксійних варикапах використовують переходи зі структу-рою р+-п-п+ та зворотним градієнтом розподілення домішок у базі.

Схему вмикання варикапа .Керувальна напруга на варикап подається через багатоомний резистор. Це вмикає шунту-вання ємності варикапа малим внутрішнім опором джерела керувальної напруги. Змінюючи значення керувальної напруги UK, змінюють зворотну напругу на варикапі і відповідно його ємність. Паралельно варикапу вми-кається коливальний LC-контур, настроювання якого регулюють за до-помогою варикапа. Роздільний конденсатор Ср вмикають для запобігання шунтуванню варикапа малим опором індуктивності для постійної напру-ги. Таку схему широко використовують у різних радіоелектронних при-строях. Наприклад, у радіоприймачах, настроєних на приймання сигналів радіостанції, що генерує радіосигнали із частотою f1 через вплив дестабілізувальних факторів може змінитися резонансна частота вхідного коли-вального контуру f2. Для забезпечення оптимального приймання сигналів ця частота має збігатися із частотою радіопередавача (f1=f2). Відхилення частоти спричиняє зменшення інформаційного сигналу, що фіксується спеціальною схемою, яка формує «сигнал помилки». Цей сигнал викори-стовується як керувальна напруга UK. Таким чином, за допомогою вари-капа автоматично забезпечується рівність частот радіопередавача та ра-діоприймача (f1 =f2), а отже, і стале приймання сигналів.

C

Рис. 3.1. Вольт-фарадна характеристика варикапа

Як елемент радіоелектронного пристрою варикап визначається такими параметрами: номінальною ємністю Сtot - ємністю між виводами при но-мінальній напрузі зміщення (зазвичай 4 В), добротністю Qeff температур-ним коефіцієнтом ємності ac tot, граничною частотою fco, коефіцієнтом перекриття за ємністю Кс.

Добротність варикапа - це відношення реактивного опору варикапа на заданій частоті до опору втрат із заданим значенням ємності або зворот-ної напруги. Температурний коефіцієнт ємності визначають відношенням відносної зміни ємності варикапа до абсолютної зміни температури нав-колишнього середовища, викликаної зміною ємності. Гранична частота -це значення частоти, на якій реактивна складова провідності варикапа дорівнює активній складовій його провідності за заданих умов. Коефіці-єнт перекриття за ємністю - це відношення загальної ємності варикапа за двома заданими значеннями зворотної напруги.

Параметрами експлуатаційних режимів є: Рс max - максимальна допус-тима потужність, тобто максимальне значення потужності, що розсіюєть-ся на варикапі, та за якого забезпечується задана надійність при довго-тривалій роботі; URmux - максимально допустима напруга або максималь-не миттєве значення змінної напруги на варикапі; Rth - загальний тепло-вий опір.

Якість варикапа визначають: ємністю і межами її можливого регулю-вання за допомогою прикладеної зворотної напруги, добротністю і частот-ним діапазоном, температурною стабільністю ємності та добротності.