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《变容二极管的工作原理_特性及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、沈阳电力高等专科学校学报年月变容二极管的工作原理、特性及应用梁圣杰,,面世摘要随着电子工业的迅速发展到目前为止的特种半导体器件已达几十种。它们广泛地应用于仪器仪表、广播通讯、工业自动化、家用电器等各个领域。所谓特种半导体器件,是因为它具有通用半导体器件所不具备的功能和特性。在某些,电子电路或电子电路组成的装置中巧妙和科学地使用特种半导体器件可以提高、、,,。产品的性能质量降低成本因此其重要性正在与日俱增本文将研究介绍特种、,以便电路设计、半导体器件之一的变容二极管的原理特性及应用应用和技术开发。关键词变容二极管特性应用二极管的电容效应,。,二极管在低频工作时具有很好的单向导电作用当工
2、作频率很高时由于结的电,往往使单向,容效应即二极管的电容效应导电特性变得很差这种电容效应可以归结为两种等效电容。势垒电容我们知道,在,型和型半导体的交界面结附近由于载流子空穴和电子的相,,。互扩散将形成势垒区积累一定数量的空间电荷这些空间电荷是一些不能移动的正负离,,,。子在势垒区由于缺少导电的载流子导电率很低相当于介质而势垒区也称空间电荷区或耗尽层两侧的区和区的导电率相对来说比较高,相当于金属极板。当外加电压改变一时,,这种,,势垒区的电荷量将随之改变现象和电容的作用类似所以称这个电容为势垒电名记为。当结两端加,正向电压时外加电场将使区的电子和区的空穴进人空间电荷区,并中,和一部分
3、带正电荷的施主离子和带负电荷的受主离子这就象有一部分电子和空穴“”,“”。,存人结相当于电子和空穴分别向势垒电容充电而当外加电压降低又有一部分,“”,。电子和空穴离开空间电荷区这就象电子和空穴分别从势垒电容放电如图所示而当结加反向电压时,外加电场使多数载流子背离空间电荷区而运动,使空间电荷区变宽,“”,。相当于电子和空穴分别从势垒电容放电如图所示这种充放电效应与普通电容在外加本文一一收到梁圣杰沈阳电力高等专科学校电教中心一一,所不同的变化电压作用下的充放电效应相似只是这个势垒电容是随外加电压的变化而改,当外加,,变的电压保持不变时势垒区的空间电荷数目保持不变势垒电容充放电也就停止,,
4、。了因此势垒电容只是在外加电压改变时才起作用未加电压时的势全区加反白电压时的势全区加正向电压未加电压日后的势全区的势垒区““一自由。自由昌昌雳霭电于介①任吞曰日图汁﹂图结的势垒电容从定量上,势垒电容可定义为八吻而式中是外加电压的变化所引起的空间电荷的变化量。实验表明,势垒电容。和外加电压之间的关系为。厂“,,,,,式中是常数是结的接触电位差是外加电压正向偏压时为正值反向偏压,,,,。时为负值是电容变化指数它的值可由一决定于结附近的杂质分布情祝由以上公式可见,当反向电压增大时,结电容减小,反之,当反向电压减小时绝对值,结电容增大。扩散电容由于结中载流子的扩散运动产生的电容效应可以等效为
5、另一种结电容扩—,,,区的电子,散电容我们知道结加正向偏压时和区的空穴相互向对方扩散形成一定的非平衡载流子分布,如。图中的曲线所示当正偏压升高时,结边界上的电子浓度按指,数规律增大电子浓度将由曲线变到同图中的脚炭仓认,,曲线图中是区少数载流子浓度场〔示,,是区和区交界面处即一处电子浓度和表示结的不同正向偏置电压。可以看出,正,向偏置电压升高时从升高为电子,,、。少数载流子的贮存将增加而在正向电压减少时全这区贮存的电子少数载流子则将减少。也就是正向偏图正向偏压变化时结电子浓度分布的影响一一,,“”“”,压的变化会使贮存的载流子的电荷量发生变化这里也有一个电荷的存和放的现象。,。。所以也
6、相当于一个电容的作用这就是所谓扩散电容用表示,,。综上所述二极管在高频运用时必须考虑两个电容的影响即势垒电容和扩散电容。,,,在正向偏置时因为扩散电容远大于势垒电容势垒电容可以不予考虑而考虑扩散电。,,,,容的影响在反向偏压时因为基本没有扩散运动所以扩散电容很小可以略去不计而只考虑势垒电容的影响。变容二极管,,,如上所述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与普通二极,变容二管的不同之处就是极管主要是通过结构设计及特殊工艺等一系列途径突出电容与电压的非线性关系,并提高值以适应这方面的应用,采
7、用不同的工艺,式中的值可,。,,以得到不同的大小以适应于各种应用当时称为缓变结当时称为突变结。适用于参量放大器的变容二极管,这种管子的值高,截止频率高并可减小噪声当,,,,时称为超突变结属于超突变结的变容二极管适用于调谐电路其电容变化率高变容二极管的伏安特性曲线,对于变容二和一般二极管的伏安特性曲线没有大的差别,,极管来说更重要的是电压电容特性图是变容二极管典型压容特性曲线—结电容门目风门门门门、、、、、‘、‘、、、袱突变结二极管一门日心图日口「山曰,叼二
