откуда, очевидно.

(7.7)

Учитывая, что в формуле (7.6) rfR<L получаем выражение для добротности

o>CR

(7.8)

На низких частотах, когда соблюдается неравенство rl/aC, эквивалентная схема представляет собой параллельное соединение R ч С (рис. 7.1, в). Величина добротности при этом определяется соотношением

Q„ iCR.

С повышением частоты выполняется неравенство

R>

Эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 7.1, е. В этом случае добротность зависит от величины последовательного сопротивления и равна

<2в

(7.9)

По заданным величинам добротности, емкости и наивысшей рабочей частоты можно определить максимально допустимую величину сопротивления г.

На высоких частотах нельзя повысить добротность Q увеличением площади перехода S, так как емкость перехода пропорциональна S, а сопротивление обратно пропорционально площади перехода. Подставив в формулу (7.9) значения С к (считая, что rg), получим

(7.10)

7.3. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ВАРИКАПОВ

Из формулы (7.10) видно, что для увеличения добротности не обходимо уменьшить толщину базы w и удельное сопротивление р. Однако уменьшение величины р ограничивает пределы изменения емкости, так как снижается величина напряжения пробоя. Основная задача конструирования варикапа состоит в том, чтобы разре-

5 Зак. 1758 из

шить именно это противоречие, т. е. получить высокую добротность (малую величину последовательного сопротивления г) при достаточно большом коэффициенте перекрытия по емкости (при высоком пробивном напряжении и, следовательно, при достаточно высоком удельном сопротивлении р). Решение задачи заключается [1] в выборе минимальной величины удельного сопротивления исходного материала, которая может обеспечить необходимое пробивное напряжение. Отсутствие у варикапа запаса по - удельному сопротивлению материала

Ni-Tf-

Рис. 7.3. Структура перехода ли"*" (а) и Р+-П-П+ (б).

требует более тщательной разработки и более точного соблюдения технологии создания, обработки и защиты р-п перехода по сравнению с обычными диодами.

С другой стороны, для повышения добротности толщину базы выбирают минимально возможной (примерно 10 мкм). Поскольку работа с пластинами полупроводникового материала толщиной 10 мкм невозможна, используют структуры типа п-п+ (рис 7.3). При этом пробивное напряжение будущего р-п перехода и величина сопротивления базы определяются слоем п-типа, так как при расчете сопротивления базы сопротивлением слоя п+ можно

пренебречь ввиду его крайне низкого удельного сопротивления. Эти структуры получают либо специальной диффузией в исходный кремний п-типа (имеющий достаточно высокое удельное сопротивление) с последующей шлифовкой слоя п-тнпа до необходимой

толщины, либо с помощью эпитаксиальной технологии. В обоих случаях получение слоя п-типа заданной толщины и проводимости представляет значительные технологические трудности.

Рис. 7.4. Конструкция варикапа типа Д901:

I - кристалл; 2 -контакт с выводом; 3-сплав золо то -сурьма; -кристалло-держатсль; 5-внутренний вывод; 6 -корпус: 7 -вы воды.

в показанном на рис. 7.4 сплавном варикапе типа Д901 в кристалл кремния / с одной его стороны вплавлен в вакууме алюминиевый столбик 2 для получения р-п перехода, а с другой стороны --сплав золото - сурьма (0,1% Sb) для получения омического контакта 3. Эта структура вплавляется в вакууме в коваровый золоченый кристаллодержатель 4. К алюминиевому столбику прикреплен внутренний вывод 5. Соединение кристаллодержателя с баллоном б и выводом 7 осушествляется сплавлением в водороде.

Рис. 7.5. Разрез варикапа в «бескорпусном» оформлении:

/ - кристалл: 2-контакт с выводом: S -каучук КЛТ-30; 4 -смола ФНРК-400.

В настоящее время при изготовлении варикапов сначала изготавливают структуру типа Р+-П-П+ (рис. 7.3, б) и омические контакты к структуре на пластине кремния диаметром 25-35 мм, и только в дальнейшем производится нарезка кристаллов нужной площади (в зависимости от номинальной емкости), вплавление золоченых выводов, химическая обработка, защита поверхности перехода и бескорпусная герметизация. Конструкция варикапа, изготовленного по описанной технологии, изображена на рис. 7.5.

7.4. ПАРАМЕТРЫ ВАРИКАПОВ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

Параметры варикапа, характеризующие его как полупроводниковую нелинейную емкость, следующие:

Сном - номинальная емкость - емкость между выводами варикапа при номинальном напряжении смещения.

Смаке- максимальная емкость - емкость варикапа при заданном минимальном напряжении смещения.

Смин - минимальная емкость - емкость варикапа при заданном максимальном напряжении смещения.

Qhom-номинальная добротность варикапа-отношение реактивного сопротивления варикапа к полному сопротивлению потерь при номинальном напряжении смещения на заданной частоте.

Ьмакс - максимально допустимое напряжение - максимальное мгновенное значение переменного напряжения, при котором сохраняется заданная надежность при длительной работе.

5* 115