Dioda pojemnościowa

Szablon:Element elektroniczny infobox Dioda pojemnościowa – dioda półprzewodnikowa, w której wykorzystuje się zjawisko zmiany pojemności złącza p-n pod wpływem zmiany napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym. Zmiana pojemności diody jest bardzo niewielka, zwykle od 6 pF do 20 pF, przy zmianach napięcia od 2 do 30 V.

Konstrukcja złączy stosowanych w diodach pojemnościowych jest specjalnie przystosowana do wykorzystania tej właściwości; diody pojemnościowe są wykonywane zazwyczaj z krzemu lub arsenku galu. Diody pojemnościowe są zoptymalizowane pod względem możliwości wykorzystania pojemności barierowej złącza.

Wyróżnia się dwa rodzaje diod pojemnościowych:

• warikapy (od ang. variable capacitance, zmienna pojemność), o pojemności 10–500 pF, używane głównie w układach automatycznego strojenia jako elementy obwodów rezonansowych,
• waraktory (od ang. variable reactance, zmienna reaktancja), o pojemności 0,2–20 pF, używane głównie w zakresie wysokich częstotliwości, jak również mikrofalowym (5–200 GHz); znajdują zastosowanie na przykład w powielaczach częstotliwości.

Właściwości techniczne i dopuszczalne wartości graniczne dla warikapów:

• Cj - pojemność diody przy odwrotnej polaryzacji (w kierunku zaporowym) i odwrotnej częstotliwości (zwykle przy wartości napięcia zbliżonej do maksymalnej),
• Rs - rezystancja szeregowa diody lub jej wartość Q przy ustalonej wartości napięcia wstecznego i częstotliwości wstecznej,
• VRmax - maksymalne stałe napięcie wsteczne,
• VRMmax - maksymalne szczytowe stałe napięcie wsteczne,
• IFmax - maksymalny stały bias,
• Tj - dopuszczalna temperatura złącza.

Charakterystyka diody pojemnościowej

Zależność pojemności diody od napięcia

Diodę charakteryzują dwie skrajne pojemności, $C_{t_{min}}$ i $C_{t_{max}}.$ Pojemność:

• $C_{t_{min}}$ jest osiągana dla dużych napięć; $U_2$ jest bliskie maksymalnemu napięciu wstecznemu
• $C_{t_{max}}$ na ogół określa się przy zerowym lub bliskim zeru napięciu polaryzacji diody $U_1.$

Pojemność $C_t$ jest w przybliżeniu proporcjonalna do $U^{-n}$ gdzie $n$ = 0,2–0,5 w zależności od materiału i konstrukcji złącza.

Przy budowaniu diod pojemnościowych dąży się do zmaksymalizowania współczynnika przestrajania:

$K=\frac{C_{t_{max}}}{C_{t_{min}}}.$

Parametr, który określa jak zmienia się pojemność w wyniku zmiany napięcia, nazywany jest czułością i definiowany jest zależnością:

$\alpha =\frac{1}{C_t}\frac{\mathrm{\Delta }{C}_t}{\mathrm{\Delta }U}.$

Pojemność diody pojemnościowej określa wzór:

$C_j(u)=\frac{C_{j_0}}{(1-\frac{u}{V_j}{)}^m},$

gdzie:

$V_j$ – parametr opisujący wysokość bariery potencjału diody,

$u$ – napięcie przyłożone do diody,

$m$ – współczynnik, który dla złączy skokowych przyjmuje wartość 1/2, a dla złączy liniowych 1/3.

Zastosowanie

Diody pojemnościowe stosowane są jako kondensatory sterowane napięciem. Są również powszechnie stosowane w oscylatorach sterowanych napięciem, wzmacniaczach parametrycznych i mnożnikach częstotliwości.

Zobacz też

• kondensator