1. | Cном | – номинальная (общая) ёмкость – ёмкость между выводами при номинальном (заданном) напряжении смещения (обычно Uсм=4В) (от десятков до сотен пФ); |
2. | Cmax | – максимальная ёмкость при заданном напряжении смещения; |
3. | Cmin | – минимальная ёмкость при заданном напряжении смещения; |
4. | Kc | – коэффициент перекрытия по ёмкости ; |
5. | rп | – сопротивление потерь – суммарное активное сопротивление; |
6. | QB | – добротность – отношение реактивного сопротивления на заданной частоте переменного сигнала(Xc) к сопротивлению потерь: (десятки – сотни единиц); |
7. | Umax | – максимальное допустимое мгновенное напряжение, обеспечивающее заданную надёжность; |
8. | TKE | – температурный коэффициент ёмкости (2*10-2 ÷ 6*10-4 1/К). |
Основное применение варикапов – электронная настройка колебательных контуров.
Ср – разделительный конденсатор. Исключает шунтирование Сд по постоянному току.
R1 – большой номинал, исключающий уменьшение добротности.
Существенный недостаток – напряжение ВЧ влияет на варикап, изменяя его ёмкость, что ведет к расстройке контура.
Здесь уменьшена расстройка контура
Туннельные диоды.
УГО –
Туннельный диод – это полупроводниковый прибор, в котором используется туннельный механизм переноса носителей заряда через р-n переход при прямом напряжении на нём и в ВАХ которого имеется область отрицательного дифференциального сопротивления.
Явление туннельного эффекта в полупроводниках было открыто в 1958г. Японским ученым Лео Есаки.
Туннельный эффект заключается в том, что электроны проходят через потенциальный барьер p-n перехода, не изменяя своей энергии.
Для получения туннельного эффекта используется полупроводниковый материал (Gе, GaAs) с очень большой концентрацией примесей (до 1021 примесных атомов в 1см3), в то время, как для обычных полупроводников 1015/см3. Полупроводники с таким высоким содержанием примесей называются вырожденными. При этом ширина p-n перехода оказывается очень малой (не более 0,01мкм), что приводит к значительному повышению напряженности электрического поля на переходе (около 108В/м). В этих условиях имеется конечная вероятность того, что электрон, который движется к очень узкому переходу, пройдет сквозь него (как через «туннель») и займет свободное состояние с такой же энергией по другую сторону от барьерного слоя.
Как известно, в вырожденных полупроводниках уровни Ферми расположены внутри зоны проводимости полупроводников n- типа и внутри валентной зоны для полупроводников p-типа.
При , уровни Ферми совпадают, т.к. величина энергии на уровни Ферми должна быть одинаковой по всей структуре (а).
Внутри p-n перехода границы энергетических зон полупроводников p- и n- типов искривляются.
Между границей Wв полупроводника p- типа и границей Wп полупроводника n -типа образуется зона перекрытия. В этой зоне разрешенные уровни в разных полупроводниках расположены друг против друга. При этом возникают условия для туннельного перехода электронов из одного слоя в другой сквозь потенциальный барьер. Однако, для этого необходимо, чтобы против уровня в n- области, занятого электроном, имелся свободный уровень в p- области (за барьером). При (рис.а) такой возможности фактически нет (ниже уровня все уровни заняты), в результате ток через переход равен нулю.
Если к переходу приложить небольшое прямое напряжение (рис.б), энергетическая диаграмма полупроводников n-типа поднимется вверх, а p -типа – опустится вниз. В этом случае уровни некоторых электронов n -области расположатся против свободных уровней валентной зоны p-области, и возникнут условия для туннельного перехода электронов из электронного полупроводника в дырочный.
Через p-n переход потечет туннельный ток, величина которого будет зависеть от величины . Следует иметь ввиду, что при кроме туннельного тока течет и диффузионный ток, хотя он и очень мал, следовательно полный прямой ток через переход будет:
ВАХ p-n перехода с туннельным эффектом:
Основной особенность ВАХ туннельного перехода является наличие падающего участка характеристики (участок АВ). Эта особенность объясняется следующим образом: увеличение прямого напряжения, с одной стороны, увеличивает туннельный ток (участок ОА), а с другой, - уменьшает напряженность поля в p-n переходе. При , когда напряженность поля в переходе резко снижается, туннельный ток прекращается. При (рис.в) ВАХ соответствует уменьшению туннельного тока, при ВАХ соответствует в основном диффузионному току через p-n переход (туннельный ток становится равным нулю).
При подаче на p-n переход обратного напряжения (, рис.г) энергетическая диаграмма полупроводника n-типа опускается вниз, а p-типа – поднимается вверх. Ширина зоны перекрытия увеличивается, что приводит к росту обратного туннельного тока, поскольку возникают условия для свободного туннельного перехода валентных электронов p- обрасти в зону проводимости n -области. Iобр. зависит от Uобр., поэтому односторонняя проводимость p-n перехода при туннельном эффекте полностью отсутствует.
На участке АВ ВАХ p-n переход оказывает переменному току некоторое отрицательное сопротивление (дифференциальное) –
Отрицательное дифференциальное сопротивление служит удобным математическим символом, а не реальной физической величиной.
Уменьшение тока с ростом напряжения эквивалентно сдвигу фазы на 180˚. Поэтому мощность переменного сигнала, равная произведению тока на напряжение, на участке АВ будет иметь отрицательный знак. Это показывает, что туннельный диод на участке АВ не потребляет мощности переменного сигнала, а отдает её во внешнюю цепь.
С помощью отрицательного сопротивления можно скомпенсировать потери, вносимые в схему положительным сопротивлением и, т.о., в зависимости от поставленной задачи осуществить усиление, преобразование и генерирование незатухающих электрических сигналов.