Halbleiterbauelemente - Varaktordiode

Dies ist eine spezielle PN-Sperrschichtdiode mit einer inkonsistenten Konzentration von Verunreinigungen in ihren PN-Materialien. In einer normalen PN-Sperrschichtdiode sind Dotierungsverunreinigungen normalerweise gleichmäßig im Material verteilt. Varaktordiode, die mit einer sehr geringen Menge an Verunreinigungen in der Nähe des Übergangs dotiert ist, und die Verunreinigungskonzentration nehmen zu, wenn sie sich vom Übergang wegbewegen.

Bei einer herkömmlichen Sperrschichtdiode ist der Verarmungsbereich ein Bereich, der das P- und N-Material trennt. Der Verarmungsbereich wird zu Beginn entwickelt, wenn der Übergang anfänglich gebildet wird. In diesem Bereich gibt es keine Stromträger, und daher wirkt der Verarmungsbereich als dielektrisches Medium oder Isolator.

Das Material vom P-Typ mit Löchern als Majoritätsträger und das Material vom N-Typ mit Elektronen als Majoritätsträger wirken nun als geladene Platten. Somit kann die Diode als Kondensator mit gegenüberliegenden geladenen Platten vom N- und P-Typ betrachtet werden, und der Verarmungsbereich wirkt als Dielektrikum. Wie wir wissen, sind P- und N-Materialien als Halbleiter durch einen Isolator im Verarmungsbereich getrennt.

Es werden Dioden genannt, die so ausgelegt sind, dass sie auf den Kapazitätseffekt unter Sperrvorspannung reagieren varactors, varicap diodes, oder voltage-variable capacitors.

Die folgende Abbildung zeigt das Symbol der Varactor-Diode.

Varaktordioden werden normalerweise im Sperrvorspannungszustand betrieben. Wenn die Sperrvorspannung zunimmt, nimmt auch die Breite des Verarmungsbereichs zu, was zu einer geringeren Kapazität führt. Das heißt, wenn die Sperrvorspannung abnimmt, ist eine entsprechende Erhöhung der Kapazität zu sehen. Somit ändert sich die Diodenkapazität umgekehrt proportional zur Vorspannung. Normalerweise ist dies nicht linear. Es wird zwischen Null und der Sperrspannung betrieben.

Die Kapazität der Varactor-Diode wird ausgedrückt als -

$$ C_T = E \ frac {A} {W_d} $$

  • CT = Gesamtkapazität der Verbindungsstelle

  • E = Permittivität des Halbleitermaterials

  • A = Querschnittsfläche der Kreuzung

  • Wd = Breite der Verarmungsschicht

Diese Dioden sind variabel und werden in Mikrowellenanwendungen verwendet. Varaktordioden werden auch in Resonanzkreisen verwendet, in denen ein gewisses Maß an Spannungsabstimmung oder Frequenzsteuerung erforderlich ist. Diese Diode wird auch in der automatischen Frequenzsteuerung (AFC) in FM-Radio- und Fernsehempfängern verwendet.