詳解變?nèi)荻O管原理、特點(diǎn)、用途-KIA MOS管

變?nèi)荻O管分析

變?nèi)荻O管(Varactor Diodes)又稱"可變電抗二極管"，是利用PN結(jié)反偏時(shí)結(jié)電容大小隨外加電壓而變化的特性制成的。

反偏電壓增大時(shí)結(jié)電容減小、反之結(jié)電容增大，變?nèi)荻O管的電容量一般較小，其最大值為幾十pF到幾百pF，最大電容與最小電容之比約為5:1。

它主要在高頻電路中用作自動(dòng)調(diào)諧、調(diào)頻、調(diào)相等、例如在電視接收機(jī)的調(diào)諧回路中作可變電容。

變?nèi)荻O管作用特點(diǎn)

1、變?nèi)荻O管的作用是利用PN結(jié)之間電容可變的原理制成的半導(dǎo)體器件，在高頻調(diào)諧、通信等電路中作可變電容器使用。

圖2 變?nèi)荻O管與反向偏壓

變?nèi)荻O管屬于反偏壓二極管，改變其PN結(jié)上的反向偏壓，即可改變PN結(jié)電容量。反向偏壓越高，結(jié)電容則越少，反向偏壓與結(jié)電容之間的關(guān)系是非線性的，如圖2所示。

2、變?nèi)荻O管的電容值與反向偏壓值的關(guān)系圖解：

(a) 反向偏壓增加，造成電容減少；

(b) 反向偏壓減少，造成電容增加。

電容誤差范圍是一個(gè)規(guī)定的變?nèi)荻O管的電容量范圍。數(shù)據(jù)表將顯示最小值、標(biāo)稱值及最大值，這些經(jīng)常繪在圖上。

變?nèi)荻O管工作原理

變?nèi)荻O管(Varactor Diodes)為特殊二極管的一種。當(dāng)外加順向偏壓時(shí)，有大量電流產(chǎn)生，PN（正負(fù)極）結(jié)的耗盡區(qū)變窄，電容變大，產(chǎn)生擴(kuò)散電容效應(yīng)；當(dāng)外加反向偏壓時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡電容效應(yīng)。但因加順向偏壓時(shí)會(huì)有漏電流的產(chǎn)生，所以在應(yīng)用上均供給反向偏壓。

變?nèi)荻O管也稱為壓控變?nèi)萜鳎歉鶕?jù)所提供的電壓變化而改變結(jié)電容的半導(dǎo)體。也就是說(shuō)，作為可變電容器，可以被應(yīng)用于FM調(diào)諧器及TV調(diào)諧器等諧振電路和FM調(diào)制電路中。

其實(shí)我們可以把它看成一個(gè)PN結(jié)，我們想，如果在PN結(jié)上加一個(gè)反向電壓V（變?nèi)荻O管是反向來(lái)用的），則N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子被引向正極，P型半導(dǎo)體內(nèi)的空穴被引向負(fù)極，然后形成既沒(méi)有電子也沒(méi)有空穴的耗盡層，該耗盡層的寬度我們?cè)O(shè)為d，隨著反向電壓V的變化而變化。

如此一來(lái)，反向電壓V增大，則耗盡層d變寬，二極管的電容量C就減少（根據(jù)C=kS/d），而反向電壓減小，則耗盡層寬d變窄，二極管的電容量變大。反向電壓V的改變引起耗盡層的變化，從而改變了壓控變?nèi)萜鞯慕Y(jié)容量C。達(dá)到了目的。

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)之間電容可變的原理制成的半導(dǎo)體器件，在高頻調(diào)諧、通信等電路中作可變電容器使用。

變?nèi)荻O管有玻璃外殼封裝（玻封）、塑料封裝（塑封）、金屬外殼封裝（金封）和無(wú)引線表面封裝等多種封裝形式。通常，中小功率的變?nèi)荻O管采用玻封、塑封或表面封裝，而功率較大的變?nèi)荻O管多采用金封。

主要用途

用于自動(dòng)頻率控制（AFC）和調(diào)諧用的小功率二極管稱變?nèi)荻O管。通過(guò)施加反向電壓， 使其PN結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。因此，被使用于自動(dòng)頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等用途。

通常，雖然是采用硅的擴(kuò)散型二極管，但是也可采用合金擴(kuò)散型、外延結(jié)合型、雙重?cái)U(kuò)散型等特殊制作的二極管，因?yàn)檫@些二極管對(duì)于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。

結(jié)電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機(jī)高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。

變?nèi)荻O管的典型應(yīng)用電路一

電容C1與變?nèi)荻O管VD1結(jié)電容串聯(lián)，然后與L1并聯(lián)構(gòu)成LC并聯(lián)諧振電路。

正極性的直流電壓通過(guò)電阻R1加到VD1負(fù)極，當(dāng)這一直流電壓大小變化時(shí) ，給VD1加的反向偏置電壓大小改變，其結(jié)電容容量大小也改變，這樣LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率也隨之改變。

給變?nèi)荻O管加上反向直流偏置電壓，當(dāng)這一反向偏置電壓大小改變時(shí)， 變?nèi)荻O管的結(jié)電容容量大小在改變。

變?nèi)荻O管的結(jié)電容與C1串聯(lián)的總電容與L1并聯(lián)，變?nèi)荻O管的結(jié)電容只是這個(gè)LC并聯(lián)電路中的1只容量可變的電容，改變變?nèi)荻O管的容量，既能改變這一LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。

變?nèi)荻O管的典型應(yīng)用電路二

變?nèi)荻O管是電子可變電容。換句話說(shuō)，變?nèi)荻O管表現(xiàn)出來(lái)的電容是反偏電勢(shì)的函數(shù)。這種現(xiàn)象導(dǎo)致了變?nèi)荻O管在一些需要考慮電容因素的場(chǎng)合的幾種常見(jiàn)應(yīng)用。

下圖為一個(gè)典型的變?nèi)荻O管調(diào)諧的LC振蕩電路。電路耦合電感L2的作用是當(dāng)振蕩電路被當(dāng)作射頻放大器使用時(shí)，將射頻信號(hào)輸入到振蕩電路。

主要的LC振蕩電路包括主電感L1，和電容C1與CR1的串聯(lián)電容。除此之外，還要考慮廣泛存在于電子線路的雜散電容Cs。電容c2的作用是對(duì)調(diào)諧電壓Vin,進(jìn)行濾波。

因?yàn)長(zhǎng)C調(diào)諧的振蕩電路的諧振頻率是LC的函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)振蕩電路的最大與最小諧振頻率之比隨著電容比的平方根變化。

此處電容比是指反偏電壓最小時(shí)的電容與反偏電壓最大時(shí)的電容之比。因而，電路的調(diào)諧特征曲線(偏壓-諧振頻率)基本上是一條拋物線。

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