Diodo varactor: principio di funzionamento, 5 applicazioni importanti

CONTENUTI

• Cos'è un diodo Varactor?
• Definizione di un diodo Varactor
• Principio di funzionamento del diodo Varactor
• Simbolo del diodo Varactor
• IV Caratteristica del diodo variabile
• Struttura del diodo Varactor
• Perdita ohmica in diodo variabile
• Vantaggi del diodo Varactor
• Importanti applicazioni del diodo variabile

Cos'è il diodo Varactor?

Definizione di un diodo Varactor:

"Il termine varactor è la forma abbreviata di un reattore variabile, che si riferisce alla capacità variabile in tensione di una giunzione pn a polarizzazione inversa."

Il diodo varactor è anche noto come diodo variabile, diodo vericap, diodo di sintonizzazione, diodo a reattanza variabile o diodo a capacità variabile.

Simbolo del diodo Varactor:

Come funziona un diodo varactor?

Principio di funzionamento del diodo varactor:

A questo punto la capacità di giunzione viene influenzata dalla tensione istigata e dal parametro di progetto della giunzione. Una giunzione con polarizzazione inversa costante può essere utilizzata come capacità. Di solito, il diodo variabile è progettato per utilizzare le caratteristiche di tensione variabile della capacità di giunzione. Ad esempio, un varactor può essere passato a mano nella fase di sintonizzazione del ricevitore radio a complemento della grande piastra variabile condensatore. La misurazione del circuito risultante può essere ridotta e la sua affidabilità è aumentata. Tutti gli usi del diodo varactor comprendono la generazione di armoniche, l'amplificazione della frequenza a microonde e attivo applicazioni di filtro. In una giunzione PN brusca, la capacità cambia come la polarizzazione inversa Vrradice quadrata di.

 In una giunzione graduata, la capacità può essere regolarmente scritta come, 

                                           C_jα V_r^-n   per la condizione Vr >> V₀ 

In una giunzione classificata linearmente, l'esponente n è sempre un terzo. Ecco perché i diodi varactor sono preparati con la "metodologia di crescita epitassiale" o con la "tecnica di impianto ionico". Lo strato epitassiale può essere ideato per ottenere giunzioni per le quali l'esponente n è più significativo della metà. Tali giunzioni sono chiamate giunzioni iper brusche.

Struttura del diodo Varactor

Caratteristica IV del diodo Varactor:

Profili antidoping del diodo Varactor

Tre diversi profili di drogaggio sono stati spiegati sopra con la giunzione svalutata come p + -n in modo che la larghezza dello strato di svuotamento W si estenda originariamente nel lato n. Possiamo osservare che l'esponente n è 1 / (m + 2) per la giunzione p + -n.

 La giunzione iper brusca¹⁶ con m = -3/2 è particolarmente interessante per applicazioni varactor specifiche per questo caso, n = 2, e la capacità è equivalente a V_r^-2. Se un condensatore è collegato a un induttore L in un circuito risonante, la frequenza di risonanza varia linearmente con la tensione applicata del diodo.

Per questo motivo l'ampia variabilità di C_j contro V_r facendo affidamento sulla selezione dei profili di drogaggio, i diodi variabili possono essere utilizzati in vari usi specifici. In uno di questi casi, i varactor possono essere progettati per sfruttare la capacità di immagazzinamento della carica di polarizzazione diretta per applicazioni ad alta frequenza.

Perdita ohmica del diodo Varactor:

Durante la derivazione dell'equazione del diodo, abbiamo ipotizzato che la tensione del dispositivo appaia esclusivamente sulla giunzione. Per la maggior parte di questi diodi, il caduta di tensione nelle regioni neutre sono trascurabili e la richiesta di doping è relativamente più alta. La resistività di ciascuna delle regioni neutre è piccola e una caratteristica area del diodo è fuori misura rispetto alla lunghezza.

A volte la perdita ohmica è spiegata in un diodo includendo una semplice resistenza in serie con la giunzione. Gli effetti della caduta di tensione all'esterno della regione di sviluppo sono importanti perché il calo di tensione è influenzato dalla corrente, spiegata dalla tensione ai capi della giunzione. Ad esempio, se esprimessimo la resistenza in serie di ap e n costituzioni di R_p ed R_n, corrispondentemente, la tensione di giunzione V è

                                         V = V_a - Io [R_p(io)+R_n(IO)]

Dove V_a è una tensione applicata esternamente al dispositivo. C'è una caduta di tensione in aumento nella regione di resistenza R_p ed R_n corrispondentemente quando la corrente aumenta e la tensione di giunzione V viene diminuita. Un'ulteriore complicazione del calcolo della perdita può verificarsi se la conduttività è stata aumentata nella regione neutra con l'iniezione cumulativa di carrier. Tuttavia, a livelli di iniezione elevati, con i trasportatori in eccesso iniettati l'inflessione della conduttività può ridursi R_p ed R_n considerevolmente. Le perdite ohmiche sono spesso evitate in dispositivi adeguatamente delineati. Per questo motivo, le deviazioni della corrente in generale danno l'impressione solo per correnti molto elevate che operano oltre la regione regolare.

Le caratteristiche di corrente diretta e inversa in una scala semi-logaritmica

Le caratteristiche di corrente-tensione diretta e inversa di una giunzione pn su una scala semi-logaritmica sono state spiegate sopra. Osserviamo una linea retta su un diagramma semi-logistico per il diodo polarizzato in avanti ideale, corrispondente alla relazione esponenziale della corrente sulla tensione. Considerando le proprietà del secondo ordine, realizziamo diverse modalità di funzionamento. La corrente di generazione-ricombinazione potenziata è diretta a un ulteriore diodo distinto con "fattore di idealità" (n = 2). Per correnti neutre, otteniamo un'ottima iniezione di basso livello e corrente limitata alla diffusione (n = 1). A più correnti, possiamo ottenere un livello di iniezione più alto en = 2, mentre a correnti ancora maggiori, le cadute ohmiche iniziano e le regioni di carica neutra dello spazio diventano critiche.

Alla polarizzazione inversa, è stata osservata una corrente di saturazione inversa costante, durante questa corrente è indipendente dalla variazione di tensione. Tuttavia, in sostanza, riceviamo una corrente di dispersione aumentata, dipendente dalla tensione. Il avalanche or Zener effetti causare la rottura in polarizzazione inversa sufficientemente alta.

Vantaggi dell'utilizzo di un diodo Varactor:

Poiché il diodo varactor ha un basso rumore rispetto al diodo a giunzione pn, c'è una minore perdita di potenza in questo diodo. i diodi variabili sono leggeri e facilmente trasportabili grazie alle sue piccole dimensioni.

Applicazioni del diodo Varactor:

• i diodi variabili vengono utilizzati in un serbatoio a resistenza variabile, che generalmente è un circuito LC.
• il diodo variabile può essere utilizzato come modulatore di frequenza.
• Viene utilizzato come sfasatore RF.
• diodi variabili sono utilizzati in a microonde ricevitore.

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Soumali Bhattacharya

Ciao, sono Soumali Bhattacharya. Ho fatto il Master in Elettronica.
Attualmente sono investito nel campo dell'elettronica e della comunicazione.
I miei articoli si concentrano sulle principali aree dell'elettronica di base in un approccio molto semplice ma informativo.
Sono uno studente brillante e cerco di mantenermi aggiornato con tutte le ultime tecnologie nel campo dei domini dell'elettronica.

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