Kapacitní dioda
varikap, varaktor
Elektronika, Vít Richter
Kapacitní dioda
• polovodičová součástka
• PN přechod (dioda) polarizovaný v závěrném směru
• + na N
• - na P
→ rozšíření hradlové vrstvy
Napětím řiditelný kondenzátor
• PN přechod v závěrném směru se chová jako kondenzátor
• ≈ deskový kondenzátor
𝐶 = ε
𝑆
𝑑
• zvyšujeme-li napětí 𝑼
→ roste šířka 𝑑
→ klesá kapacita 𝑪
Technické provedení
• plošné diody - Si, Ge, GaAs
• závislost kapacity na napětí lze ovlivnit technologií výroby
• strmý přechod (slitinový)
𝐶 =
𝑘
𝑈
• pozvolný přechod (difúze, epitaxní technologie)
𝐶 =
𝑘
3
𝑈
Technické provedení
• určitými triky lze dosáhnout posílení závislosti 𝐶 na 𝑈
• nerovnoměrné dotování obou polovodičů
→ koncentrace příměsi klesá se vzdáleností od přechodu
→ hradlová vrstva se rozšiřuje rychleji → 𝐶 rychleji klesá
• vhodné geometrické uspořádání
→ s rostoucím 𝑈 se zvyšuje šířka hradlové vrstvy 𝑑 (nic nového)
→ zároveň ale klesá velikost plochy S společné oběma elektrodám (díky uspořádání)
𝐶 = ε
𝑆
𝑑
Základní parametry
• kapacita 𝐶 (vyrábějí se s max. hodnotami v rozmezí 10 – 1000 pF)
• činitel jakosti 𝑄 =
1
2π𝑓𝑅 𝑆 𝐶
• horní mezní frekvence 𝑓ℎ =
1
2π𝑅 𝑆 𝐶
Poznámky:
• 𝑅 𝑆 je sériový odpor v náhradním vf zapojení
• 𝑓ℎ je frekvence, pro níž 𝑄 = 1
Varikap, varaktor a jejich využití
• varikap
• kapacitní dioda fungující jako kondenzátor laditelný přiloženým napětím
• v laděných obvodech (rozhlasové a televizní přijímače)
• amplituda vf signálu malá vůči ladicímu napětí ≈ lineární reaktance
• varaktor
• pro obvody s velkými amplitudami signálu ≈ nelineární reaktance
• ke směšování či násobení velmi vysokých napětí
Použité zdroje
http://www.et-pocitacovesystemy.wz.cz/elektronicke_soucastky/kapacitni_diody.html
https://cs.wikipedia.org/wiki/Kapacitn%C3%AD_dioda
http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/fyzika/prof/SERYM/principy/polovodice/pnzav.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/Varicap_symbol.svg/800px-Varicap_symbol.svg.png
https://cs.wikipedia.org/wiki/Kapacitn%C3%AD_dioda#/media/File:Geometricka_uprava_kapacitni_diody.png
https://www.edgefx.in/wp-content/uploads/2015/03/Varactor-Diode.jpg