Электрические параметры биполярных и полевых структур. Петров Б.К - 13 стр.

UptoLike

Составители: 

13
3. ЗАВИСИМОСТЬ БАРЬЕРНОЙ ЕМКОСТИ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ И
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ЕМКОСТИ ВАРАКТОРОВ С
РАЗНЫМИ ЗАКОНАМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ
(СТУПЕНЧАТЫМ, ЛИНЕЙНЫМ, ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫМ)
Варактором или варикапом называется полупроводниковый диод с p-n-
переходом , находящимся под обратным смещением U
0
<0. В этом случае можно
считать , что диод представляет собой плоский конденсатор, в котором
диэлектриком является сам p-n-переход толщиной L
p-n
(U), через который
протекает перенебрежимо малый обратный ток I
обр
1÷10 мкА , а обкладками
являются квазинейтральные p- и n-области . Тогда для малого переменного
сигнала U
1
e
jωt
, где U
1
0,1 В , диод представляет собой малую барьерную
емкость C
бар
, рассчитываемую по формуле для плоского конденсатора
)(
0
0
UL
S
C
np
np
бар
=
εε
, (1)
где S
p-n
площадь p-n-перехода; L
p-n
ширина p-n-перехода, ε
0
,ε -
абсолютная и относительная диэлектрические проницаемости полупроводника.
В отличие от обычного конденсатора , ширину p-n-перехода L
p-n
(U
0
)
можно изменять с помощью обратного смещения U
0
. В результате получаем
конденсатор, емкость которого можно изменять с помощью изменения
приложенного постоянного напряжения . Такие конденсаторы с успехом
применяются во входных каскадах приемников и телевизоров вместо
громоздких и ненадежных воздушных конденсаторов (рис. 1).
Индуктивность L
б
служит для предотвращения прохождения переменного
тока в цепь постоянного смещения.
Варикапы характеризуются следующими электрическими параметрами на
малом сигнале:
C
макс
максимальная емкость при U
0
=0;
L
Б
+
-
U
0
n
p
~
Ue
1
jt
ϖ
                                                    13


3. ЗА В И С И М О С ТЬ Б А Р ЬЕ Р Н О Й Е М КО С ТИ О Т Н А П Р Я Ж Е Н И Я И
КО Э Ф Ф И Ц И Е Н Т П Е Р Е КР Ы ТИ Я П О Е М КО С ТИ В А Р А КТО Р О В С
Р А ЗН Ы М И        ЗА КО Н А М И        Р А С П Р Е ДЕ Л Е Н И Я     П Р И М ЕС ЕЙ
(С ТУ П Е Н Ч А ТЫ М , Л И Н Е ЙН Ы М , Э КС П О Н Е Н Ц И А Л ЬН Ы М )


       В арактором или варикапом назы вается полупровод никовы й д иод с p-n-
переход ом , наход ящ им ся под обратны м см ещ ением U0 <0. В э том случаем ож но
сч итать, что д иод пред ставляет собой плоский конд енсатор, в котором
д иэ лектриком является сам p-n-переход толщ иной Lp-n (U), через которы й
протекаетперенебреж им о малы й обратны й ток Iобр≈1÷10 м кА , а обклад кам и
являю тся квазиней тральны е p- и n-области. Т огд а д ля м алого перем енного
сигнала U1 ejωt , гд е U1 ≤0,1 В , д иод пред ставляет собой м алую барьерную
ем костьCбар, рассчиты ваем ую по ф орм улед ля плоского конд енсатора

                εε 0 S p −n
      Cб ар =                    ,                                             (1)
                L p − n (U 0 )

      гд е Sp-n – площ ад ь p-n-переход а; Lp-n – ш ирина p-n-переход а, ε0 ,ε -
абсолю тная и относительная д иэ лектрическиепроницаем ости полупровод ника.
      В отличие от обы чного конд енсатора, ш ирину p-n-переход а Lp-n(U0 )
м ож но изм енять с помощ ью обратног о см ещ ения U0. В результате получаем
конд енсатор, ем кость которог о м ож но изм енять с пом ощ ью изм енения
прилож енного постоянного напряж ения. Т акие конд енсаторы с успехом
применяю тся      во вход ны х каскад ах прием ников и телевизоров вм есто
гром озд ких и ненад еж ны х возд уш ны х конд енсаторов(рис. 1).


                                                                  LБ
                                                    n
                                                                      +
                                     ~   U1e jϖ t   p                     U0
                                                                      -



                                 Рис. 1. Схем а вклю чения варикапа
      И нд уктивностьLб служ итд ля пред отвращ ения прохож д ения перем енного
тока вцепьпостоянного см ещ ения.
      В арикапы характеризую тся след ую щ им и э лектрическим и параметрам и на
м алом сиг нале:
      Cм акс – м аксим альная ем костьпри U0=0;