Kokoelmat

Varactor-diodi tai Varicap-diodi

Varactor-diodi tai Varicap-diodi

Varactor- tai varicap-diodeja käytetään pääasiassa radiotaajuus- tai RF-piireissä jänniteohjatun muuttuvan kapasitanssin aikaansaamiseksi. Näitä elektronisia komponentteja voidaan käyttää monin eri tavoin, kun kapasitanssitasoa on ohjattava jännitteellä.

Varaktoridiodeja ei voida käyttää vain jännitteen analogiseen ohjaukseen, kuten vaihelukitussa silmukassa, mutta sitä voidaan käyttää myös mikroprosessorien kanssa, joissa jännite voidaan muodostaa digitaalisesti ja sitten muuntaa analogiseksi jännitteeksi diodin ohjaamiseksi käyttämällä digitaalista analogiseksi muunninta, ADC.

Itse asiassa varaktoridiodien sovellukset ovat melkein rajattomat, ja niitä käytetään monissa erilaisissa piireissä erilaisiin piirikäyttöihin, yleiseen elektroniseen piirisuunnitteluun sekä RF-suunnitteluun.

Vaikka molempia nimiä: varaktoria ja varicap-diodia käytetään, ne ovat molemmat samanmuotoisia diodeja. Nimi varactor, joka tarkoittaa vaihtelevaa reaktoria tai reaktanssia, ja varicap, joka tarkoittaa muuttuvaa kapasitanssia (vari-cap).

Varactor-diodisovellukset

Varaktoridiodeja käytetään laajalti monissa RF-malleissa. Ne tarjoavat menetelmän kapasitanssin vaihtelemiseksi piirissä soveltamalla ohjausjännitettä. Tämä antaa heille lähes ainutlaatuisen kyvyn ja sen seurauksena varaktoridiodeja käytetään laajasti radiotaajuusteollisuudessa.

Vaikka varactor-diodeja tai varicap-diodeja voidaan käyttää monissa eri piireissä, niitä löytyy käyttötarkoituksista kahdella pääalueella:

  • Jänniteohjatut oskillaattorit, VCO: t: Jänniteohjattuja oskillaattoreita käytetään monissa erilaisissa RF-malleissa. Yksi pääalue on oskillaattorille vaiheittain lukittujen silmukoiden sisällä. Näitä puolestaan ​​voidaan käyttää FM-demodulaattoreina tai taajuussyntetisaattoreissa. Varaktoridiodi on keskeinen komponentti jänniteohjatussa oskillaattorissa.
  • RF-suodattimet: Varaktoridiodien käyttö mahdollistaa suodattimien virittämisen. Seurantasuodattimia voidaan tarvita vastaanottimen etupään piireissä, joissa ne mahdollistavat suodattimien seuraavan saapuvan vastaanotetun signaalin taajuutta. Jälleen tätä voidaan ohjata ohjausjännitteellä. Tyypillisesti tämä voidaan tarjota mikroprosessorin ohjauksessa digitaali-analogia-muuntimen kautta.
  • Taajuus- ja vaihemodulaattorit: Varaktoridiodeja voidaan käyttää taajuus- ja vaihemodulaattoreissa. Taajuusmodulaattoreissa ne voidaan sijoittaa generaattorin sisällä olevan resonanssielementin poikki ja ääni soveltaa diodiin. Tällä tavoin sen kapasitanssi vaihtelee äänen kanssa aiheuttaen signaalin taajuuden siirtymisen ylös ja alas kapasitanssivaihtelujen mukaisesti ja siten äänen kanssa.

    Vaihemodulaatiota varten kiinteä taajuussignaali voidaan siirtää vaihesiirtoverkon läpi ja diodi sisällyttää siihen. Jälleen diodiin kohdistetaan ääni ja tämä saa vaiheen siirtymään äänimuutosten mukaisesti.

Piirien suhteen, joissa varaktoridiodeja käytetään, nämä sisältävät vaihelukittujen silmukoiden oskillaattoreissa ja siten monenlaisia ​​taajuussyntetisaattoreita suodattimissa, joissa suodatintaajuuden ohjausta on ohjattava digitaalisesti. Niitä voidaan käyttää jopa tietyntyyppisissä harmonisissa kertojapiireissä.

Vaihtelevan kondensaattorin toiminta

Ne ovat avain ymmärtämään, kuinka varaktori tai varicap-diodi toimii, on tarkastella, mikä kondensaattori on ja mikä voi muuttaa kapasitanssia. Kuten alla olevasta kaaviosta voidaan nähdä, kondensaattori koostuu kahdesta levystä, joiden välissä on eristävä dielektrisyys.

. kapasitanssi ja varastoitava varauksen määrä riippuvat levyjen pinta-alasta ja niiden välisestä etäisyydestä. .

Kondensaattorin kapasitanssi riippuu levyjen pinta-alasta - mitä suurempi alue, sitä suurempi kapasitanssi ja myös niiden välinen etäisyys - mitä suurempi etäisyys, sitä pienempi kapasitanssitaso.

Käänteisellä esijännitetyllä diodilla ei ole virtaa P-tyypin alueen ja N-tyypin alueen välillä. N-tyypin alue ja P-tyypin alueet voivat johtaa sähköä, ja niitä voidaan pitää kahtena levynä ja niiden välisenä alueena - ehtymäalue on eristävä dielektrinen. Tämä on täsmälleen sama kuin yllä oleva kondensaattori.

Kuten minkä tahansa diodin kohdalla, jos käänteistä esijännitystä muutetaan, niin ehtymisalueen koko muuttuu. Jos varaktorin tai varicap-diodin vastakkaista jännitettä kasvatetaan, diodin ehtymäalue kasvaa ja jos varactor-diodin käänteinen jännite pienenee, ehtymäalue kapenee. Siksi muuttamalla diodin käänteistä esijännitettä on mahdollista muuttaa kapasitanssia.

Varaktoridiodilla on epälineaarinen kapasitanssikäyrä - varaktoridiodin kapasitanssi on kääntäen verrannollinen sen yli kulkevan jännitteen neliöjuureen. Tämä tarkoittaa, että käänteisen jännitteen alkuperäiset muutokset antavat paljon suuremman muutoksen kapasitanssissa kuin suuremmilla jännitteillä.

Varactor- tai varicap-piirisymboli

Varaktoridiodi tai varicap-diodi on esitetty piirikaavioissa tai kaavioissa käyttämällä symbolia, joka yhdistää diodi- ja kondensaattorisymbolit. Tällä tavalla on ilmeistä, että sitä käytetään muuttuvana kondensaattorina eikä tasasuuntaajana.

Kun sitä käytetään missä tahansa elektronisen piirin rakenteessa, on välttämätöntä varmistaa, että varaktoridiodi pysyy päinvastaisena. Tämä tarkoittaa, että katodi on positiivinen anodin suhteen, ts. Varaktorin katodi on positiivisempi kuin anodi. Tällä tavalla varaktori toimii kondensaattorina eikä diodina piirissä.

Varaktorin diodin vastaava piiri

Kuten mikä tahansa muu komponentti, varaktoridiodi ei ole täydellinen kondensaattori, mutta sisältää siihen erilaisia ​​harhaelementtejä. Tämä pätee varaktoridiodiin ja sen seurauksena on hyödyllistä pystyä mallinnamaan diodi vastaavaksi piiriksi. Kondensaattori ja hajaelementit on ymmärrettävä ja sovitettava elektronisen piirin suunnitteluun.

Voidaan nähdä, että varaktoridiodidivivalenttipiirissä on useita elementtejä - eri piirielementit edustavat pääelementtejä, jotka näkyvät diodia käytettäessä.

Eri elementit ovat seuraavat:

  • CJ (V): Tämä varaktoridiodin elementti edustaa todellista muuttuvaa liitoskapasitanssia, joka on diodin tärkein vaadittu elementti.
  • RS (V): Tämä on sarjavastus diodissa ja se vaihtelee käytetyn jännitteen mukaan.
  • CP: Tämä piirielementti edustaa loiskapasitanssia, joka johtuu pääasiassa itse diodiliitoksen ympärillä olevasta kapasitanssista. Pakkauksen sisällä olevat johdot edistävät tätä.
  • LP: Tämä sarjan kapasitanssi syntyy pääasiassa varaktoridiodipaketin sidontalangoista. Vaikka se on pieni, se on silti havaittavissa suurtaajuuksisissa RF-piireissä.

Diodin johtimien sarjavastus on vähäinen, varsinkin kun diodi toimii päinvastaisessa esijännitteessä, ja kapasitanssitasot ovat suhteellisen pieniä, ja siksi sarjavastuksella on vain vähän vaikutusta.

Varaktoridiodityypit

Kun tutkitaan suuritehoisia varaktoridiodeja tietyille radiosovelluksille, termit, äkilliset ja hyper äkilliset varaktoridiodit nähdään usein.

Nämä termit liittyvät risteykseen ja siten varaktoridiodin suorituskykyyn - hypernäkyvät diodit, kuten nimestä voi päätellä, joilla on erittäin jyrkkä muutos dopingissa, joka tuottaa erittäin äkillisen liitoksen - itse asiassa se on hyperkatkainen risteys!


Varaktorin tekniset tiedot

Vaikka varaktoridiodi muodostuu PN-liitoksesta ja sillä on samat perusominaisuudet, on olemassa joitain erityisiä ominaispiirteitä ja parametreja, joita tarvitaan sen suorituskyvyn määrittelemiseksi muuttuvaksi kapasitanssiksi.

Nämä eritelmät sisältävät kapasitanssiarvon ja kapasitanssin ja jännitteen muutoskäyttäytymisen.

Käänteisellä hajoamisominaisuudella on myös suuri merkitys, koska diodin kapasitanssin pienentämiseksi pohja-arvoihin tarvitaan usein melko korkeita taajuusjännitteitä.

Toinen erittäin tärkeä parametri on diodin laatutekijä tai Q, koska sillä voi olla merkittävä vaikutus yleisen piirin suorituskykyyn. Alhainen Q-taso voi vähentää suodattimen selektiivisyyttä tai vaikuttaa haitallisesti oskillaattorin vaihekohinaan varaktoria käyttämällä.

Varaktoridiodit ovat erittäin hyödyllisiä komponentteja, joita voidaan käyttää monin eri tavoin, erityisesti RF-piireissä. Mahdollisuudella ohjata kapasitanssia piirissä vaihtelemalla jännitettä on hyvin monia käyttötarkoituksia, ja se on mahdollistanut sellaisten kohteiden kuin vaihelukitut silmukat, epäsuorat taajuussyntetisaattorit, erityyppiset taajuus- ja vaihemodulaattorit ja monet muut piirit.


Katso video: Varactor Diode (Tammikuu 2022).