Теоретичні відомості. Дослідження вольт-фарадних характеристик варикапів

Дослідження вольт-фарадних характеристик варикапів

Виконав:

Студент групи ФеМ-42

Третяк М.Я.

Перевірив:

Лис Р.М.

Львів 2013р.

Міністерство освіти і науки України

ЛНУ імені Івана Франка

Лабораторна робота № 8

Дослідження вольт-фарадних характеристик варикапів

Виконав:

Студент групи ФеМ-42

Борейчук С.М.

Перевірив:

Лис Р.М.

Львів 2013р.

Мета роботи. Дослідити вольт-амперну та вольт-фарадну характеристики варикапів та визначити їхні основні параметри.

Прилади та обладнання. Джерело живлення ВИП-009; варикапи КВ105Б та інших типів; вимірні прилади – мультиметри МS8201 та МY63 (2 шт.).

Теоретичні відомості

Варикапами (параметричними діодами) називають напівпровідникові діоди, в яких використовується явище залежності бар’єрної ємності р – п -переходу від зворотної напруги. Варикап – це електричний конденсатор, ємність якого керується напругою.

Основним матеріалом, з якого виготовляють варикапи, є кремній (завдяки малому зворотному струму дає змогу отримати невеликі втрати у переході, тобто забезпечує хорошу добротність конденсатора), а останнім часом – GaAs. У сплавних варикапах електричний перехід різкий, розподіл легу-вальної домішки вздовж переходу рівномірний. У дифузійних варикапах р – п -перехід плавний.

Об’ємний заряд, який існує в електронно-дірковому переході, надає йому ємнісних властивостей. При зміні напруги на переході змінюється величина його заряду, що є характерним для ємнісного єфекту. Ємність переходу – це відношення приросту заряду переходу dQ до приросту напруги переходу dU, яке зумовило цей приріст.

. (8.1)

Ця ємність ще має назву бар’єрної ємності.

Для симетричного різкого переходу значення ємності:

, (8.2)

де П – площа контактного переходу, N* – зведена концентрація домішок (, φ_k – контактна різниця потенціалів в електронно-дірковому переході.

Дифузійна ємність – це ємність переходу, яка визначається відношенням зміни величини інжектованого заряду в базі до зміни прикладеної напруги.

Основними параметрами варикапа є:

- Номінальна ємність варикапа С_ном – ємність, виміряна між виводами варикапа за номінальної зворотної напруги;

- коефіцієнт перекриття за ємністю К_с – відношення максимальної ємності варикапа до мінімальної;

- добротність варикапа Q_в – відношення реактивного опору варикапа до опору втрат, виміряне на номінальній частоті за температури 20^оС;

- максимально допустима напруга U _макс– максимальне миттєве значення змінної напруги, яке ще забезпечує надійність під час тривалої роботи;

- температурний коефіцієнт ємності (ТКЄ) – відношення відносної зміни ємності при заданій напрузі до абсолютної зміни температури навколишнього середовища, яка спричинила ці зміни;

- максимально допустима потужність Р _макс– максимальне значення потужності, розсіяне на варикапі, за якого забезпечена надійність під час тривалої роботи.

Вимірювання бар’єрної ємності р – п -пере-ходу залежно від зворотної напруги (ВФХ) дає можливість оцінити значення контактної різниці потенціалів j_k, зведену концентрацію домішок в р – п -переході, ширину р–п -переходу та визна-чити його профіль. Побудова графіка ВФХ у відповідних координатах (рис. 8.3) дає можли-вість оцінити ці параметри р – п -переходу.

Якщо під час побудови бар’єрної ВФХ у координатах отримано пряму лінію (n = 2 – для різкого переходу, n = 3 – для лінійного переходу), то відрізок, що перетинає горизонтальну вісь в області прямих напруг, дає значення j_k, а нахил прямої дає змогу провести оцінку зведеної концентрації. Значення бар’єрної ємності при U =0 допомагає визначити ширину d р – п -переходу для рівноважного стану

.

Варикапи використовують у пристроях зміни частоти коливань в колив-ному контурі, у схемах параметричних підсилювачів (підсилення та генерація НВЧ сигналів), помножувачів частоти та в інших електронних пристроях.

Дата добавления: 2015-10-02