7.2. МАЛОСИГНАЛЬНАЯ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ВАРИКАПА

Знание емкости р-п перехода не может дать полного представления о работе диода в качестве управляемой емкости. Поведение варикапа будет определяться параметрами эквивалентной схемы, а поэтому необходимо знать значения параметров, которые они могут принимать в различных условиях.

Полная эквивалентная схема варикапа, изображенная на рис. 7.1, а, применима от низких до сверхвысоких частот [2, 11, 12, 13]. Собственно р-и переход заменен РС-цепочкой,

-\\-

Рис. 7.1 Эквивалентные схемы варикапа:

а-полная; б-упрощенная; в-на низких частотах: г-на высоких частотах.

характеризующей работу варикапа на низких частотах. На шсоких частотах решающее значение приобретает сопротивление г, включенное последовательно с РС-цепочкой; Ск представляет собой емкость корпуса. Для известных типов варикапов величина емкости С не превышает 1 - 1,5 пф. Индуктивность выводов составляет величину в несколько миллимикрогенри, и, ка.!< уже указывалось, в диапазоне рабочих частот ее можно не учитывать. Пренебрегая малыми величинами и С, можно изобразить эквивалентную схему варикапа, как показано на рис. 7.1, б.

Последовательное сопротивление практически определяет добротность варикапа в диапазоне рабочих частот и характеризует температурные свойства добротности.

Оно представляет собой омическое сопротивление варикапа и состоит из распределенного сопротивления базы и

сопротивления омического контакта. Сопротивление базы зависит от удельного сопротивления исходного материала f". (кремния) и геометрических размеров базы:

Гб = р-

(7.5)

где W - толщина базы.

Формула (7.5) справедлива в тех случаях, когда р-п : переход расположен по всей пластине кремния или диаметр перехода превышает расстояние между переходом и оми-

2 4 5 8 10

Удельное сопротивление, ом-см

Рис. 7.2. Зависимость сопротивленчя контакта от удельного сопротивления кремния. Структура контакта:

/-PbNiSnSb: 2-AuSb; S-NI: 4 - NI-HP; 5 -Pb Ni-J-Sn Sb-Н P;

6-AuSb-J-P.

ческим контактом. Из формулы (7.5) видно, что для уменьшения сопротивления базы-необходимо уменьшать удельное сопротивление материала и толщину базы. Сопротивление омического контакта также становится меньше при снижении величины удельного сопротивления материала и полупроводника (рис. 7.2). Однако минимально допустимую величину удельного сопротивления материала необходимо выбирать с учетом требований, предъявляемых к величине рабочего напряжения и к пределам изменения емкости.

Сопротивление р-п перехода. Дифференциальное сопротивление, шунтирующее емкость р-п перехода, онреде-ляётсй физическими процессами в переходе, его вольтамперной характеристикой (§ 2.1). Практически величина дифференциального сопротивления определяется величиной-токов утечки, возникающих вследствии загрязнения поверхности р-п перехода. Поэтому величина дифференциального сопротивления оказывается ниже расчетной, однако не меньше мегома.

Полная реактивная проводимос.ть варикапа складывается из емкости перехода Cg, емкости корпуса С„, индуктивности выводов Lj. Поскольку С Cg: то полное сопротивление

Индуктивность выводов

L = 2o 1пт:г .10-, гн.

где а - длина; D - диаметр вывода.

. Полная реактивная проводимость будет иметь емкостной характер до частоты

271 LsC

Частота /пр является предельно допустимой при эксплуатации варикапа и в реальных случаях близка к тысяче мегагерц.

Добротность варикапа. Зная эквивалентную схему варикапа, можно рассчитать важнейший его параметр - добротность.

Добротность конденсатора, как известно, определяется отно-

шением реактивного сопротивления к активному, т. е. Полное сопротивление схемы (рис. 7.1, б) равно

Приведя к общему знаменателю и умножив числитель и знаменатель на (1 - йоСЯ). получим