Переменное напряжение на варикапе рассчитывают по формуле

где бг - напряжение на выходе генератора (ГЯ).

Методика измерения остальных параметров не отличается от методики измерения аналогичных параметров обычных диодов.

7.5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ВАРИКАПОВ

Зависимости номинальной емкости от приложенного напряжения, температуры и частоты. В зависимости от назначения варикапов величина их номинальной емкости может быть в пределах от нескольких пикофарад до нескольких тысяч пикофарад. При изготовлении варикапов требуемую величину номинальной емкости, как правило, получают подбором площади р-п перехода. Зависимость емкости варикапа от приложенного напряжения определяется технологией изготовления р-п перехода.

При создании варикапов, предназначенных для перестройки резонансной частоты контура в щироких пределах, обычно используется сплавной метод получения р-п перехода. Когда допускается меньшая крутизна вольтфарадной характеристики, как правило, применяют диффузионный метод получения р-п перехода. Специальным распределением концентрации примесей вблизи р-п перехода можно получить более резкую зависимость емкости от приложенного напряжения. В этом случае величина п в формуле (7.4) находится в пределах (3>/г > 0,7). Однако такие варикапы имеют низкие рабочие напряжения, очень сложны в изготовлении, а величина п у них существенно отличается от образца к образцу.

Из анализа формул, определяющих величину емкости р-п перехода, следует, что при изменении температуры более всего меняется величина контактной разности потенциалов. Поскольку влияние разности потенциалов сказывается тем сильнее, чем меньше величина приложенного к варикапу напряжения, то, очевидно, ТКЕ варикапа будет увеличиваться с уменьшением внешнего приложенного напряжения. Обычно величина ТКЕ при напряжении 4 в

составляет (400±100) • 10-" град", а при напряжении 40 в- не превышает (200 100)-10-е гра5-.Емкость перехода практически не зависит от частоты в диапазоне частот от нескольких килогерц до тысяч мегагерц. Однако изменение элементов эквивалентной схемы в диапазоне частот может привести к изменению эквивалентной емкости варикапа.

Величина номинальной добротности варикапа, ее зависимость от приложенного напряжения, температуры, частоты. Величина добротности варикапов, как видно из формул (7.8) и (7.9), сильно зависит от частоты. При изменении

1000

Рис. 7.8. Зависимость величины добротности варикапа от частоты

частоты величина добротности варикапа достигает максимума на частотах 1 - 30 Мгц (рис. 7.8), после чего начинает уменьшаться.

В связи с увеличением удельного сопротивления полу-водникового материала, в частности, кремния, при повышении температуры растет величина г. Как правило, в диапазоне рабочих частот варикапов величина добротности определяется формулой (7.7), и поэтому при повышении температуры добротность ухудшается (рис. 7.9).

При увеличении приложенного к варикапу напряжения его добротность улучшается. Это объясняется уменьшением емкости (см. (7.7)) и последовательного сопротивления г. Величина зависит от толщины базы w, которая уменьшается с расширением области объемного заряда d, и, следовательно, сопротивление также уменьшается.

Таким образом, если необходимо иметь более высокую добротность варикапа, надо подавать на него большие напряжения.

150

100 -

Измерение величины номинальной добротности варикапа производится обычно в условиях комнатной температуры при подаче на него переменного напряжения с амплитудой 50 ш., имеющего частоту 50 Мгц для варикапов УКВ диапазона с номинальной емкостью 5 - 50 и 10 Мгц для варикапов KB диапазона с номинальной емкостью 100 - 500 пф.

Большинство типов варикапов УКВ диапазона имеют номинальную добротность 25 - 30, у лучших типов zoo она составляет 80 -100, у некотооых групп равна 150 - 200.

Величина добротности варикапа не может быть сколь-угодно большой. Действительно, положим сопротивление контакта бесконечно малым, тогда г=Г(. Сопротивление базы зависит от удельного сопротивления исходного материала р, толщины-базы и площади р-п перехода. Величина р определена заданным рабочим напряжением, а площадь р-п перехода ограничена требуемым значением номинальной емкости. Таким образом, единственным способом повышения добротности при заданных рабочем напряжении и номинальной емкости является уменьшение толщины базы. Однако толщину базы нельзя сделать меньше ширины области объемного заряда ймакс- Поэтому при минимальном рабочем напряжении

г - Рмакс S макс- -~--

Рлс. 7.9. Зависимость величины добротности варикапа от температуры. Значение добротности при < = 25° С прнй-ято за 100%

Величину макс легко найти из формул (7.1), (7.3). Если учесть технологический запас, то окажется, что величина номинальной добротности кремниевых варикапов, емкость которых пропорциональна, f s не превышает 350 - 250 при рабочих напряжениях 80- 100 е. Температурные и шумовые свойства варикапов достаточно полно изложены в работе [18].

5В Зак. 1758 121