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Grundlegendes zu Varactor Diode-Spezifikationen: Spezifikationen und Parameter

Grundlegendes zu Varactor Diode-Spezifikationen: Spezifikationen und Parameter

Bei der Auswahl einer Varaktordiode aus den Informationen im Datenblatt müssen die Varaktorspezifikationen sorgfältig bewertet werden, um festzustellen, ob ihre Leistung den Anforderungen für die Schaltung entspricht, in der sie verwendet werden soll.

Angesichts der Tatsache, dass die Varaktordiode eine Halbleiterdiode ist, sind viele Parameter dieselben wie die anderer Dioden. Es gibt jedoch mehrere andere Spezifikationen, die für den Betrieb der Varaktordiode einzigartig sind.

Da die Varaktoranforderungen ein Gleichgewicht zwischen mehreren konkurrierenden Faktoren darstellen können, ist es erforderlich, die Spezifikationen und deren Bedeutung zu verstehen.

Varactor Reverse Breakdown-Spezifikation

Die Sperrdurchbruchspannung V.B. einer Varaktordiode ist eine wichtige Spezifikation, da die Spannungen, die zum Ansteuern dieser Dioden verwendet werden können, um den erforderlichen Kapazitätsbereich bereitzustellen, in einigen Fällen ziemlich hoch sein können.

Die Kapazität nimmt mit zunehmender Sperrvorspannung ab, obwohl mit zunehmender Spannung die Abnahme der Kapazität kleiner wird. Um die erforderliche Mindestkapazität und den Gesamtkapazitätsbereich zu erreichen, müssen möglicherweise einige relativ hohe Spannungen angelegt werden.

Angesichts der hohen Spannungen, die möglicherweise angelegt werden müssen, ist es ratsam, eine Varaktordiode zu wählen, die einen Spielraum zwischen der zu erwartenden maximalen Spannung, dh der Schienenspannung der Treiberschaltung, und der Sperrspannung des Durchgangs von aufweist die Diode im Datenblatt der Spezifikation. Durch Sicherstellen eines ausreichenden Spielraums ist es weniger wahrscheinlich, dass die Schaltung ausfällt.

Es muss auch sichergestellt werden, dass die minimale Kapazitätsspezifikation mit der maximalen Treiberspannung erreichbar ist. Auch hier sollte ein guter Spielraum gelassen werden, um Variationen in den Parametern zwischen Geräten zu berücksichtigen.

Dioden arbeiten typischerweise mit einer Sperrvorspannung im Bereich von etwa einigen Volt bis zu 20 Volt oder möglicherweise höher. Einige können sogar bis zu 60 Volt arbeiten, obwohl am oberen Ende des Bereichs vergleichsweise wenig Kapazitätsänderungen zu sehen sind. Auch wenn die Spannung an der Diode ansteigt, ist es wahrscheinlich, dass spezifische Spannungsversorgungen für die Schaltungen erforderlich sind, die die Varaktordioden ansteuern.

In einigen Dioden gibt es einen scharfen Punkt, an dem ein Durchschlag auftritt, der der Kurve einer Zenerdiode sehr ähnlich ist, und hier tritt ein Lawinendurchbruch auf. Weniger Hochleistungsdioden weisen eine viel weichere Durchschlagscharakteristik auf, und Dioden mit dieser Art von Durchschlag bieten häufig geringere Leistungsniveaus.

Die Sperrspannung wird normalerweise an dem Punkt gemessen, an dem 10 µA Sperrstrom anliegen. Da Varaktoren häufig von einer hochohmigen Quelle angetrieben werden, ist diese Grenze sehr akzeptabel.

Bei Auswahl einer Varaktordiode wird der Parameter V für die Durchbruchspannung in Sperrrichtung verwendetB. ist von Bedeutung und die Diode sollte nicht zu nahe am Maximum betrieben werden. Es ist ratsam, eine Diode mit einer maximalen Sperrspannung auszuwählen, die mindestens 5 Volt höher ist als die maximale Spannung, die angelegt wird. Ein größerer Spielraum ist ratsam, da dies die Zuverlässigkeit verbessert.

Sperrstromspezifikation der Varaktordiode

Der Rückstrom, ichR.ist ein weiteres Maß für die Grundleistung der Diode. Wenn der Leckstrom zu hoch ansteigt, wirkt sich dies auf den Ansteuerkreis aus, der normalerweise eine hohe Impedanz aufweist. Dadurch wird auch die Güte des Schwingkreises verringert, in dem sich die meisten Dioden befinden.

Spezifikation des Kapazitätsbereichs und des Kapazitätsverhältnisses

Der tatsächliche Kapazitätsbereich für eine Varaktordiode hängt von einer Reihe von Faktoren ab: der Fläche des Übergangs; die Breite des Verarmungsbereichs für eine gegebene Spannung usw.

Es zeigt sich, dass die Dicke des Verarmungsbereichs in der Varaktordiode proportional zur Quadratwurzel der Sperrspannung darüber ist. Zusätzlich dazu ist die Kapazität des Varaktors umgekehrt proportional zur Dicke des Verarmungsbereichs. Daraus ist ersichtlich, dass die Kapazität der Varaktordiode umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der über ihr liegenden Spannung ist.

Dioden arbeiten typischerweise mit einer Sperrvorspannung im Bereich von einigen Volt bis zu 20 Volt und höher. Einige können sogar bis zu 60 Volt arbeiten, obwohl am oberen Ende des Bereichs vergleichsweise wenig Kapazitätsänderungen zu sehen sind.

Einer der Schlüsselparameter für eine Varaktordiode ist das Kapazitätsverhältnis. Dies wird üblicherweise in der Form Cx / Cy ausgedrückt, wobei x und y zwei Spannungen in Richtung der Enden des Bereichs sind, über den die Kapazitätsänderung gemessen werden kann.

Für eine Änderung zwischen 2 und 20 Volt kann eine abrupte Diode ein Kapazitätsänderungsverhältnis von 2,5 zu 3 aufweisen, während eine hyperabrupt Diode doppelt so groß sein kann, z. 6.

Es ist jedoch weiterhin erforderlich, die Kurven für die jeweilige Diode zu konsultieren, um sicherzustellen, dass sich die erforderliche Kapazitätsänderung über die angelegten Spannungen ergibt. Es sei daran erinnert, dass es eine Streuung der verfügbaren Kapazitätswerte geben wird, und dies muss in alle Berechnungen für die endgültige Schaltung einbezogen werden.

Maximale Häufigkeit der Betriebsspezifikation

Es gibt eine Reihe von Elementen, die die Betriebsfrequenz einer Varaktordiode begrenzen. Die minimale Kapazität der Diode ist offensichtlich ein begrenzender Faktor. Wenn in einem Resonanzkreis große Kapazitätsniveaus verwendet werden, verringert dies das Q. Ein weiterer Faktor sind etwaige parasitäre Reaktionen sowie Streukapazität und Induktivität, die das Gerätepaket aufweisen kann. Dies bedeutet, dass Geräte mit niedrigen Kapazitätspegeln, die möglicherweise besser für hohe Frequenzen geeignet sind, in Mikrowellengehäusen untergebracht werden. Diese und andere Überlegungen müssen bei der Auswahl einer Varaktordiode für ein neues Design berücksichtigt werden.

Da ein bestimmter Varaktordiodentyp in einer Reihe von Gehäusen verfügbar sein kann, ist es erforderlich, die Variante mit dem Gehäuse auszuwählen, das für die jeweilige Anwendung am besten geeignet ist.

Varactor Q-Spezifikation

Ein wichtiges Merkmal jeder Varaktordiode ist ihr Q. Dies ist besonders wichtig in einer Reihe von Anwendungen. Bei Oszillatoren, die in Frequenzsynthesizern verwendet werden, wirkt sich dies auf die Rauschleistung aus. Dioden mit hohem Q ermöglichen das Erreichen einer abgestimmten Schaltung mit höherem Q, was wiederum das von der Schaltung erzeugte Phasenrauschen verringert. Für Filter ist das Q wieder sehr wichtig. Eine Diode mit hohem Q ermöglicht es dem Filter, eine schärfere Reaktion zu geben, während eine Diode mit niedrigem Q die Verluste erhöht.

Das Q ist abhängig vom Serienwiderstand, den die Varaktordiode aufweist. Dieser Widerstand hat mehrere Ursachen:

  • der Widerstand des Halbleiters in den Bereichen außerhalb des Verarmungsbereichs, d. h. in dem Bereich, in dem die Ladung zu den "Kondensatorplatten" übertragen wird.
  • Ein gewisser Widerstand entsteht durch die Blei- und Packungselemente des Bauteils
  • ein gewisser Beitrag vom Chipsubstrat

Der Q- oder Qualitätsfaktor für die Diode kann aus der folgenden Gleichung bestimmt werden:

Wo:
C.v = die Kapazität bei der gemessenen Spannung
R = der Serienwiderstand

Daraus ist ersichtlich, dass zur Maximierung des Q der Serienwiderstand minimiert werden muss. Hersteller von Varaktordioden verwenden typischerweise eine epitaktische Struktur, um diesen Widerstand zu minimieren.

Beim Entwerfen der Schaltung kann das Q der Schaltung durch Minimieren der Kapazität maximiert werden.

Dies sind die wichtigsten Varaktorspezifikationen, die außerhalb der grundlegenden Diodenspezifikationen berücksichtigt werden müssen. Diese Parameter beschreiben die Leistung des Varaktors als Diode mit variabler Kapazität und ermöglichen es, seine Eignung in dieser Rolle zu messen.

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