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变容二极管的构造原理

【导读】本文主要全部涉及光接收器灵敏度,其中包括由于幅度和时序上的随机噪声和符号间干扰(ISI)的积累而可能对功率输出产生的影响。该分析基于正常的接收器灵敏度,假设理想输入信号的干扰可忽略不计,例如ISI,上升/下降时间,抖动和发射器相对强度噪声(RIN)。


变容二极管(Varactor Diodes)又称“可变电抗二极管”,是利用pN结反偏时结电容大小随外加电压而变化的特性制成的。反偏电压增大时结电容减小、反之结电容增大,变容二极管的电容量一般较小,其值为几十皮法到几百皮法,区容与小电容之比约为5:1。它主要在高频电路中用作自动调谐、调频、调相等、例如在电视接收机的调谐回路中作可变电容。


作用特点


1、变容二极管的作用是利用PN结之间电容可变的原理制成的半导体器件,在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。


变容二极管属于反偏压二极管,改变其PN结上的反向偏压,即可改变PN结电容量。反向偏压越高,结电容则越少,反向偏压与结电容之间的关系是非线性的,如右图所示。


变容二极管的构造原理

变容二极管有没有正负极以及如何判断正负极


变容二极管与反向偏压


2、变容二极管的电容值与反向偏压值的关系图解:


(a) 反向偏压增加,造成电容减少;

(b) 反向偏压减少,造成电容增加。


电容误差范围是一个规定的变容二极管的电容量范围。数据表将显示小值、标称值及值,这些经常绘在图上。


变容二极管又称“可变电抗二极管”。所用材料多为硅或砷化镓单晶,并采用外延工艺技术。反偏电压愈大,则结电容愈小。变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。


变容二极管的构造原理

是变容二极管的电路图形符号。


变容二极管属于反偏压二极管,改变其PN结上的反向偏压,即可改变PN结电容量。反向偏压越高,结电容则越少,反向偏压与结电容之间的关系是非线性的。


变容二极管有玻璃外壳封装(玻封)、塑料封装(塑封)、金属外壳封装(金封)和无引线表面封装等多种封装形式、如图所示。通常,中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装,而功率较大的变容二极管多采用金封。


变容二极管的构造原理

变容二极管有没有正负极以及如何判断正负极


构造原理


变容二极管的构造原理

变容二极管的构造原理、简化等效电路及电路符号


变容二极管的构造原理


参见图1(a)。从本质上讲,它属于反偏压的二极管,其结电容就是耗尽层的电容。可近似反耗尽层视为平行板电容器,两个导电板之间有介质。因此,结电容C1的容量与耗尽层的宽度d成反比,有公式C1∝1/d,又因为d与反向偏压VR的n次方成正比(n是与掺杂浓度有关的常数),故C1∝1/VRn,因此,反向偏压愈高,耗尽区就愈宽,而结电容量愈小。反之亦然。(a)图中,VR1>VR2,故d2>d1,Cj2<Cj1。


变容二极管的简化等效电路及电路符号分别如图1(b)、(c)所示。图中用一只可变电容来表示结电容。R2是半导体材料的电阻。


正负极区分


选择500型万用表的R&TImes;1k档。首先将红表笔接一端,黑表笔接另一端,若测得电阻值为6.5kΩ,与此同时记下表针倒数偏转格数n′≈19.7格。然后交换管脚位置后重新测量,电阻值变成无穷大。由此判定次为正向接法,正向电阻为6.5kΩ,正向导通电压VF=0.03V/格&TImes;9.7格=0.59V。第二次则属于反向接法。该管子具有单向导电性,并且靠近红色环的管脚为正极。欲测量变容二极管的结电容,可选用100pF量程的线性电容表。


特性参数


①反向工作电压VR:是指加在变容二极管两端的反向电压不能超过的电压允许值。

②反向击穿电压VB。:在施加反向电压的情况下,使变容二极管击穿的电压。

③结电容C:它是指在一特定的反偏压下,变容二极管内部PN结的电容。

④结电容变化范围:在工作电压范围内结电容的变化范围。

⑤电容比:是指结电容变化范围内的电容与小电容之比。

⑥Q值:是变容二极管的品质因数,它反映了对回路能量的损耗。


故障表现


变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:


(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。


(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。


出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

(来源:中电网)


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