In der Elektronik, einer varicap Diode, Kapazitätsdiode, variablen Kapazitätsdiode, variablen Reaktanz-Diode oder stimmenden Diode ist ein Typ der Diode, die eine variable Kapazität hat, die eine Funktion der auf seinen Terminals beeindruckten Stromspannung ist.

Anwendungen

Varactors werden als spannungsgesteuerte Kondensatoren verwendet. Sie werden in parametrischen Verstärkern, parametrischen Oszillatoren und spannungsgesteuerten Oszillatoren als ein Teil von phasenstarren Schleifen und Frequenzsynthesizern allgemein verwendet. Zum Beispiel werden varactors in den Tunern von Fernsehern verwendet, um den Empfänger auf verschiedene Stationen elektronisch abzustimmen.

Operation

Varactors werden rückvoreingenommen so keine aktuellen Flüsse bedient, aber da sich die Dicke der Erschöpfungszone mit der angewandten Neigungsstromspannung ändert, kann die Kapazität der Diode gemacht werden sich zu ändern. Allgemein ist die Erschöpfungsgebiet-Dicke zur Quadratwurzel der angewandten Stromspannung proportional; und Kapazität ist zur Erschöpfungsgebiet-Dicke umgekehrt proportional. So ist die Kapazität zur Quadratwurzel der angewandten Stromspannung umgekehrt proportional.

Alle Dioden stellen dieses Phänomen zu einem gewissen Grad aus, aber besonders gemachte Kapazitätsdioden, die Wirkung auszunutzen, die Kapazität und Veränderlichkeitsreihe erreicht - der grösste Teil der Diode-Herstellung zu erhöhen, versuchen, das Gegenteil zu erreichen.

In der Zahl können wir ein Beispiel eines crossection eines varactor mit der eines p-n-junction gebildeten Erschöpfungsschicht sehen. Aber die Erschöpfungsschicht kann auch aus einer MOS-Diode oder einer Diode von Schottky gemacht werden. Das ist in CMOS und MMIC Technologie sehr wichtig.

Verwenden Sie in einem Stromkreis

Einstimmung von Stromkreisen

Allgemein verlangt der Gebrauch einer varicap Diode in einem Stromkreis das Anschließen davon zu einem abgestimmten Stromkreis, gewöhnlich in der Parallele mit jeder vorhandenen Kapazität oder Induktanz. Weil eine D.C. Stromspannung Rückneigung über den varicap angewandt werden muss, um seine Kapazität zu verändern, muss das davon blockiert werden, in den abgestimmten Stromkreis einzugehen. Das wird durch das Stellen eines D.C. blockierender Kondensator mit einer Kapazität vollbracht, die ungefähr 100mal größer ist als die maximale Kapazität der varicap Diode der Reihe nach damit und die Verwendung des D.C. von einer hohen Scheinwiderstand-Quelle zum Knoten zwischen der varicap Kathode und dem blockierenden Kondensator, wie gezeigt, im oberen Diagramm der linken Hand, Recht.

Seit keinen aktuellen Flüssen im varicap kann der Wert des Widerstands, der seine Kathode zurück mit der D.C.-Kontrollstromspannung verbindet, irgendwo im Rahmen 22 zu 150K Ohm und dem blockierenden Kondensator irgendwo im Rahmen des 5-100nF. Manchmal, mit sehr hohem Q hat Stromkreise abgestimmt ein Induktor wird der Reihe nach mit dem Widerstand gelegt, um den Quellscheinwiderstand der Kontrollstromspannung zu vergrößern, um den abgestimmten Stromkreis nicht zu laden und seinen Q zu vermindern.

Ein zweiter Stromkreis, niedriger verlassen im Image, mit zwei zurück zum Rücken, (Kathode zur Kathode) hat Reihe in Verbindung gestanden varicap Dioden ist eine andere allgemeine Konfiguration. Effektiv ersetzt der zweite varicap den blockierenden Kondensator im ersten Stromkreis. Das reduziert die gesamte Kapazität anderthalbmal und die Änderung in der Kapazität zur Hälfte auch, aber besitzt den Vorteil, den A.C. Bestandteil der Stromspannung über jedes Gerät zu reduzieren, und symmetrische Verzerrung sollte der A.C. Bestandteil, genug Umfang besitzen, um den varicaps in die Vorwärtsleitung zu beeinflussen.

es stimmende Stromkreise mit varicaps entwirft, ist es gewöhnlich gute Praxis, um den A.C. Bestandteil der Stromspannung über den varicap an einem minimalen Niveau gewöhnlich weniger aufrechtzuerhalten, als 100mV Spitze, um zu kulminieren, dieses Ändern der Kapazität der Diode zu viel und so des Verzerrens des Signals und des Hinzufügens von Obertönen dazu zu verhindern.

Ein restlicher Stromkreis, Recht, zeichnet verbundenen varicaps von zwei Reihen, der in einem Stromkreis mit getrennten D.C.- und A.C.-Signal-'Boden'-Verbindungen wird verwendet. Der D.C. 'Boden', der als das traditionelle 'Boden'-Symbol und der A.C.-Boden wird zeichnet, der als ein Dreieck wird zeichnet. Die Trennung 'des Bodens' wird häufig getan, um hohe Frequenzradiation am niedrigen Frequenzboden-Knoten oder den D.C. Strömen im A.C.-Boden-Knotenumkippen beeinflussende und Betriebspunkte von aktiven Geräten wie varicaps und Transistoren zu verhindern.

Diese Stromkreis-Konfigurationen sind in Fernsehtunern und elektronisch abgestimmter Sendung vormittags und F.M. Empfängern sowie anderer Kommunikationsausrüstung und Industrieausrüstung ziemlich üblich.

Frühe varicap Dioden haben gewöhnlich verlangt, dass eine Sperrspannungsreihe vom 0-33v maximale Änderung in der Kapazität erhalten hat, die vom 1-10pF ziemlich klein war oder so. Diese Typen waren und werden noch in Fernsehtunern umfassend verwendet, wo nur kleine Kapazitätsänderungen am Transportunternehmen hohe Frequenzen von durch das Fernsehen verwendeten mehr als 50 MHz erforderlich sind.

Rechtzeitig wurden Varicap-Dioden entwickelt, der sehr große Änderungen in der Kapazität, 100-500pF, mit relativ kleinen Änderungen in der Rückneigung 0-12 oder 0-5v ausgestellt hat. Diese Typen erlaubt elektronisch abgestimmt vormittags Sendungsempfänger, die sowie eine Menge anderer Funktionen zu begreifen sind, die große Kapazität verlangen, ändern sich an niedrigeren Frequenzen allgemein unter 10 MHz. Einige von Designs von elektronischen in Einzelausgängen verwendeten Sicherheitsanhängsel-Lesern verlangen diese hoch Kapazität varicaps in ihren spannungsgesteuerten Oszillatoren.

Die drei leaded an der Oberseite von der Seite gezeichneten Geräte sind allgemein verbundener varicaps der zwei allgemeinen Kathode in einem einzelnen Paket. Im Verbraucher Vormittags-F.M. Tuner, der am Recht, ein einzelnes Doppelpaket varicap Diode gezeichnet ist, passt beide der passband des Schwingungskreises, (der Hauptsendereinsteller) und der lokale Oszillator mit einem einzelnen varicap für jeden an. Das wird getan, um Kosten zu unterdrücken, zwei Doppelpakete, könnten ein für die Zisterne und ein für den Oszillator, die vier Dioden insgesamt verwendet worden sein, und das war, was in den Anwendungsdaten für den LA1851N vormittags Radiospan gezeichnet wurde. Doppelvaractors der zwei niedrigeren Kapazität werden in der F.M. Abteilung verwendet, die an einer Frequenz ungefähr hundertmal größer funktioniert und durch rote Pfeile hervorgehoben wird. In diesem Fall werden vier Dioden, ein Doppelpaket jeder für die Zisterne/Bandfilter und den lokalen Oszillator verwendet.

Schaltung

Spezielle Typen der varicap Diode, die eine plötzliche Änderung in der Kapazität ausstellt, können häufig in der Verbraucherausrüstung wie Fernsehtuner gefunden werden, die verwendet werden, um Radiofrequenzsignalpfade zu schalten. Wenn im hohen Kapazitätsstaat, gewöhnlich mit dem niedrigen oder keiner Neigung, sie einen niedrigen Scheinwiderstand-Pfad zu R.F präsentieren., wohingegen, als Rückseite ihre Kapazität plötzlich beeinflusst hat, abnimmt und ihre R.F. Scheinwiderstand-Zunahmen. Obwohl sie noch zum R.F. Pfad ein bisschen leitend sind, vermindert die Verdünnung, die sie einführen, das unerwünschte Signal zu einer annehmbar niedrigen Stufe. Sie werden häufig in Paaren verwendet, um zwischen zwei verschiedenen R.F. Quellen wie der V.H.F. und die U.H.F. Bänder in einem Fernsehtuner durch die Versorgung von ihnen mit schmeichelhaften Neigungsstromspannungen umzuschalten. Das vierte Gerät vom links im Bild an der Spitze dieser Seite ist ein solches Gerät.

Harmonische Multiplikation

In einigen Anwendungen, wie harmonische Multiplikation, ein großer Signalumfang wird A.C. Stromspannung über einen varicap angewandt, um die Kapazität an der Signalrate absichtlich zu ändern und höhere Obertöne zu erzeugen, die davon gefiltert und weiter unten die Signalkette verwendet werden.

Das geschieht, weil, wenn die Kapazität eines beladenen Kondensators reduziert wird, die Stromspannung darüber vergrößert wird, der, der Reihe nach weiter die Kapazität reduziert, wenn es ein varicap ist.

Die auf einem beladenen Kondensator versorgte Energie wird durch E=CV/2 so gegeben, wenn E unveränderlich ist, aber C wird dann V reduziert, muss so zunehmen, wenn eine Sinus-Welle des genügend Umfangs über einen varicap angewandt wird, wird es in mehr Dreieck-Gestalt 'kulminiert', und sonderbare Obertöne werden erzeugt.

Das war eine frühe Methode, die verwendet ist, um Mikrowellenfrequenzen der gemäßigten Macht, 1-2 GHz an 1-5 Watt von ungefähr 20 Watt an einer Frequenz von 3-400 MHz zu erzeugen, bevor entsprechende Transistoren entwickelt worden waren, um an dieser höheren Frequenz zu funktionieren. Diese Technik wird noch das Erzeugen viel höherer Frequenzen in der 100 GHz-1THz-Reihe verwendet, wo sogar die schnellsten Transistoren von GaAs noch unzulänglich sind.

Die größere Diode auf der weiten rechten Seite des Images an der Oberseite von der Seite ist ein harmonischer Vermehrer varicap und gelegt zwischen dem Signalpfad und einer regulierbaren D.C. Stromspannung, (aber Boden zur hohen Frequenz). Wenn gefüttert, an 350 MHz hat dieses Gerät Obertöne der bedeutenden Macht außer dem zehnten und wenn gefiltert, erzeugt ist auf ungefähr ein Watt an 3.5 GHz in 50 Ohm hinausgelaufen.

Wechselt varicap Dioden aus

Das Experimentieren mit der varicap Wirkung braucht in den Bereichen der fortgeschrittenen Elektronik oder Physik-Laboratorien des festen Zustands nicht zu bleiben. Alle Halbleiter-Verbindungspunkt-Geräte stellen die Wirkung, einige zu einem überraschenden Grad aus. Obwohl viele allgemeine Geräte die Wirkung ausstellen, werden sie zu diesem Zweck nicht entworfen, so kann sich die Wirkung weit zwischen einer Gruppe eines bestimmten Geräts und einem anderen ändern. Das hält Hersteller davon ab, jedes alte Gerät als ein varicap zu verwenden, sie brauchen Geräte mit zuverlässigen, dicht angegebenen Eigenschaften von einer Gruppe bis das folgende jedoch für kleine Skala-Experimentatoren, die das allgemein nicht ist, können ein Problem und individuelle Geräte gemessen und für die gewünschten Eigenschaften vor der Einfügung in ein Projekt ausgewählt werden.

Der Philips BA 102 varicap und eine allgemeine Gleichrichterdiode 1N5408, stellen Sie ähnliche Änderungen in der Verbindungspunkt-Kapazität aus, ausgenommen dass der BA 102 einen angegebenen Satz von Eigenschaften in Bezug auf die Verbindungspunkt-Kapazität besitzt, wohingegen 1N5408 nicht tut. Jedoch kann Person 1N5408s für ihre Eignung für den Gebrauch als varicaps vor der Einfügung in einen Stromkreis geprüft werden. Beide die spezifischen Geräte stellen die Verminderung der Kapazität von ungefähr 110pF auf der 0v-Neigung zu 60pF auf der-5v-Neigung aus. Das ist fast ein Halbieren in der Kapazität, Aufbau eines V.C.O. erlaubend, der über eine volle Oktave der Frequenz regulierbar ist. Die Stromspannungskapazitätsbeziehung 1N5408 ist von diesem der BA 102 ziemlich verschieden, und es ist ziemlich leicht, Neigung 1N5408 nachzuschicken, so muss der Umfang des angewandten A.C. unten 200mV Pk aufrechterhalten werden. Das Stellen vielfacher Geräte in der Parallele wird die Wirkung durch die Zahl von verwendeten Geräten vergrößern, so 3 1N5408s wird sich in der Gesamtkapazität von ungefähr 180pF auf der-5v-Neigung zu 330pF auf der 0v-Neigung ändern.

Populäre Notlösung varicaps schließt L.E.D.s, 1N400X Reihe-Gleichrichterdioden, shottky Berichtiger und verschiedene Transistoren ein, die mit ihrer mit dem Sammlergrundverbindungspunkt-Rückseite verwendet sind, beeinflusst, besonders 2N2222 und BC547. Rückseite, die die mit dem Emittergrundverbindungspunkte von Transistoren auch beeinflusst, ist ziemlich wirksam, so lange der A.C. Umfang klein bleibt. Größere aktuelle Geräte mit dem größeren Verbindungspunkt-Gebiet neigen dazu, größere Kapazität zu besitzen.

Vor der Entwicklung von Varicap Motor wurden gesteuerte variable Kondensatoren oder Saturable-Kernreaktoren als elektrisch kontrollierbare Reaktanzen im V.C.O.s und den Filtern der Ausrüstung wie deutsche Spektrum-Analysatoren des zweiten Weltkriegs verwendet.

Siehe auch

• Barriere-Kapazitätsdiode von Heterostructure
• Eisenelektrischer Kondensator

Weiterführende Literatur

• Mortenson, Kenneth E. (1974). Variable Kapazitätsdioden: Die Operation und Charakterisierung von varactor, beladen Sie Lagerung und Dioden der persönlichen Geheimzahl für RF und Mikrowellenanwendungen. Dedham, Massachusetts: Artech Haus.
• Penfield, Paul und Rafuse, Robert P. (1962). Anwendungen von Varactor. Cambridge, M.I.T. Drücken.

Außenverbindungen

• Das Lernen durch die Simulierungsberechnung der Eigenschaften einer Kapazitätsdiode für verschiedene Doping-Profile
• http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/2032 Trimless WENN VCO: Teil 1: Designrücksichten vom Sprichwort.
• Grundlagen der Kapazitätsdiode mit Designtipps