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六月 15 2020

变容二极管的原理与作用


目录

1.工作原理
2.作用
3.伏安特性

  二极管具有势垒电容,通过外加电压可以改变空间电荷区的宽度,从而改变这种势垒电容量的大小,变容二极管就是利用这种特性制成的非线性电容元件,又称“可变电抗二极管”。制作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;其具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。

变容二极管

变容二极管

  1.工作原理

  变容二极管为特殊二极管的一种。工作时的外加条件与稳压二极管类似,它必须工作在反向电压偏置区(稳压二极管工作在反向击穿状态下)。当变容二极管两端加上反向电压时,其内部的PN结变厚,如图1所示。反向电压越高,PN结越厚。由于PN结阻止电流通过,所以变容二极管工作时处于截止状态。这里PN结相当于普通电容器两个极板之间的绝缘介质。

结电容的形成

  图1 结电容的形成

  而P型半导体和N型半导体分别相当于普通电容器的两个极板,也就 是说处于截止状态下的变容二极管,其内部会形成等效于平行板电容 器的结构,该“电容器”称为结电容。普通二极管的P型半导体和N 型半导体都比较小,所形成的结电容很小,可以忽略;而变容二极管 在制造时特意増大了 P型半导体和N型半导体的面积,从而增大了结电容,使反向偏压条件下的容量及变容效果都大为增强。

  变容二极管结电容的大小与反向电压的大小有关,反向电压越高,结容量越小;反向电压越低,结容量越大。结电容和反向电压的 关系曲线如图2所示,它直观表示出变容二极管两端反向电压与结容量的变化规律。由图中可以看出,结电容和反向电压的关系是非线性的。为了克服非线性,在实际使用时可采用校正网络、高偏压及多回路等措施。

结电容和反向电压的关系曲线

  图2 结电容和反向电压的关系曲线

  变容二极管可以看成是一个小容量的可变电容器。把变容器二极管接在调谐回路里,控制加在变容二极管上的反向电压,便可达到改变频率的目的。

  2.作用

  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。

  3.伏安特性

  变容二极管的伏安特性曲线和一般二极管的伏安特性曲线没有大的差别,对于变容二极管来说,更重要的是电压—电容特性,图3是变容二极管典型压容特性曲线。

典型压容特性曲线

  图3 典型压容特性曲线

  以上就是变容二极管的原理与作用介绍了。目前变容二极管已广泛应用在彩色电视机、调频接收机和各种通信设备中。除此之外,还可用变容二极管实现调频、扫描震荡、频率自动微调及相位控制等多种用途。

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