Варикап

Варика́п (англ. variable capacitance diode) — електронний прилад, напівпровідниковий діод, робота якого заснована на залежності бар'єрної ємності p-n-переходу від зворотної напруги.

Варикапи

Позначення в електричних схемах

Принцип роботи

Варикап являє собою звичайний електронний компонент, створений з двох напівпровідників різного типу провідності (p- і n-). Область переходу між цими напівпровідниками називається p-n-переходом.

При відсутності зовнішньої керуючої напруги в області p-n-переходу утворюється потенціальний бар'єр. При прямій керуючій напрузі (+ до анода, — до катода) цей бар'єр практично повністю нейтралізується і варикап, по суті, працює як звичайний діод. Якщо ж до варикапів прикладена зворотна напруга (+ до катода, — до анода), то ширина потенціального бар'єру збільшується і він починає вести себе як найпростіший конденсатор. При цьому, чим більша зворотна напруга тим менша ємність конденсатора.

Основні параметри

• Ємність варикапа С_в — ємність, яка вимірюється між виводами варикапа при заданій зворотній напрузі. Для різних варикапів ємність може бути він декількох одиниць до декількох сотень пікофарад.
• Коефіцієнт перекриття по ємності К_с — відношення ємностей варикапа при двох заданих значеннях зворотної напруги. Значення цього параметра зазвичай декілька одиниць.
• Добротність варикапа Q_в — відношення реактивного опору варикапа на заданій частоті змінного сигналу до опору втрат при заданому значенні ємності або зворотної напруги. Добротність варикапів вимірюють при тих самих значеннях напруги зміщення, що і ємність. Значення добротності — від декількох десятків до декількох сотень.
• Постійний зворотний струм — постійний струм, струм витоку, що протікає через варикап при заданій зворотній напрузі.
• Максимально допустима постійна зворотна напруга.
• Максимально допустима потужність розсіювання.
• Температурні коефіцієнти ємності і добротності — відношення відносної зміни ємності (добротності) варикапа до абсолютної зміни температури. У загальному випадку ці коефіцієнти залежать від значення зворотної напруги, прикладеної до варикапів.
• Гранична частота варикапа — значення частоти, на якій реактивна складова провідності варикапа стає рівною активній складовій. Вимірювання граничної частоти проводиться при конкретних заданих значеннях зворотної напруги і температури, які, в свою чергу, залежать від типу варикапа.

Конструкція

Зазвичай варикапи виготовляються по планарно-епітаксіальній технології, що дозволяє оптимізувати електричні параметри приладу. На пластині сильнолегованого низькоомного напівпровідника вирощується високоомна плівка низьколегованого напівпровідника n-типу. За допомогою дифузії акцепторних домішок на поверхні епітаксіального шару формується низькоомний анодний шар p-типу.

Бічна поверхня структури для захисту p-n-переходу і збільшення зворотної пробійної напруги покривається легкоплавким склом.

Застосування

Робота варикапа актуальна при перебудові частоти вузлів в електроапаратурі. Пристрої використовуються в частотозадавальних ланцюгах, оскільки дозволяють швидко і просто змінювати робочу частоту. Таке можливо, завдяки зміні ємності системи, яка змінюється при зміні керуючої напруги. Варикапи включені в схеми радіоприймачів і бездротових модулів для передачі даних, використовуються в пристроях, де задіяні частотозалежні ланцюги.

Перевагами використання варикапів є:

• малі габарити вузла налаштування;
• зниження паразитних випромінювань, що передаються від гетеродинів (електронний генератор гармонічних коливань);
• можливість включення варикапів близько до контурних котушок;
• зручне поєднання фіксованого і плавного налаштування, завдяки подачі раніше встановлених керуючих напруг;
• гарний опір механічному впливу;
• узгодженість з ланцюгами АПЧ;
• надійність і відсутність мікрофонного ефекту;
• можливість автоматизованого пошуку частоти і дистанційного керування.

Література

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Терещук Р. М., Терещук К. М., Седов С. А. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства // Справочник радиолюбителя. — Київ : Наукова думка, 1981. — 672 с.
• Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 184—188. — 479 с. — 50 000 экз.