Конденсаторы с электрически управляемой ёмкостью.

Нелинейные конденсаторы (вариконды) — это конденсаторы с диэлектриком из специального керамического материала. Для изменения емкости таких конденсаторов используют зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля. В данном случае в зависимости от диапазона переменного напряжения можно получать как увеличение, так и уменьшение емкости конденсатора с увеличением напряжения. Емкость таких конденсаторов под воздействием приложенного к ним переменного напряжения может изменяться в 4-6 раз. Номинальное значение емкости вариконда определяется при напряжении 5 В и частоте 50 Гц.

Добавочные возможности управления емкостью получаются при наложении постоянной составляющей напряжения на переменное напряжение, воздействующее на конденсатор. Благодаря большой величине диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрические конденсаторы имеют большие значения емкости при малых размерах и высокий верхний предел максимальной ёмкости.

Однако вариконды имеют значительные недостатки, которые обычно не позволяют заменять ими воздушные конденсаторы: сильная зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, недостаточная её стабильность, а следовательно, нестабильность емкости, которая недопустима в большинстве контуров. Большие потери в сегнетокерамических материалах дают резкое снижение добротности контура с варикондом.

Первые представители нелинейных конденсаторов — вариконды ВК1. Конструктивно вариконды оформлены в виде дисков с двумя широкими плоскими выводами и по внешнему виду напоминают дисковые керамические конденсаторы. Для защиты их от влаги и загрязнения наружную поверхность элементов покрывают красным лаком. Для обозначения материала вариконда ВК1 у одного из выводов наносят маркировку в виде голубой точки. Имеются вариконды следующих видов: ВК1-1, ВК1-2, ВК1-3, ВК1-4 и ВК1-М.

Малогабаритные вариконды BK1-M для побышения прочности и удобства монтажа помещают в специальный пластмассовый держатель с запрессованными в нем выводами.

Несмотря на ряд указанных недостатков, вариконды уже находят себе применение для различных целей: разработаны диэлектрические усилители сигналов звуковой частоты, усилители мощности с выходной мощностью до 10—20 Вт; предложены схемы для дистанционной настройки контуров и для частотной модуляции; применяются они также в умножителях частоты, стабилизаторах напряжения, генераторах импульсов и др.

На рисунке 6 предствлен внешний вид вариконда ВК2-4.

Варикап — это специально сконструированный диод, емкость которого можно менять в широких пределах. Для изменения емкости полупроводниковых конденсаторов используют зависимость толщины запорного слоя, применяемого в качестве диэлектрика, от напряжения. При увеличении напряжения, приложенного к запорному слою в запирающем направлении, толщина этого слоя увеличивается, т. е. при увеличении напряжения в этом случае получаем только снижение емкости.

Для изготовления полупроводниковых конденсаторов применяют кремний и германий. Так как диэлектрическая проницаемость у этих полупроводников невелика, то максимальная ёмкость у них меньше, чем у варикондов, и не превышает десятков пикофарад, реже достигает нескольких сотен. Хотя варикапы уступают варикондам по величине номинальной ёмкости, они имеют улучшенную стабильность емкости, повышенную добротность, резко сниженные размеры и массу, повышенную надежность — все это позволяет ставить вопрос об их применении для замены воздушных конденсаторов переменной емкости в малогабаритной аппаратуре.

Основной параметр варикапа — номинальная емкость при номинальном напряжении смещения, равном 4 В. Емкость характеризуется также добротностью, которая определяется как отношение реактивного сопротивления к полному сопротивлению потерь диода при напряжении смещения равном 4 В на частоте 50 МГц.

Коэффициент перекрытия по емкости - отношение номинальной емкости варикапа к его наименьшей емкости. Наименьшая емкость варикапа — емкость варикапа при наибольшем напряжении смещения. Стабильность работы варикапа характеризуется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) и температурным коэффициентом добротности (ТКД).

Основное применение кремниевых варикапов — перестройка резонансной частоты контура в схемах АПЧ, ЧМ, параметрических усилителях, в схемах модуляции частоты и т.д.

На рисунках 7, 8 показан внешний вид варикапов КВ106Б и КВ104.