根據(jù)數(shù)據(jù)表上的信息選擇變?nèi)?a target="_blank">二極管時(shí),需要仔細(xì)評(píng)估變?nèi)荻O管的規(guī)格,以確定其性能是否滿足其預(yù)期使用的電路的需求。
鑒于變?nèi)荻O管是半導(dǎo)體二極管,許多參數(shù)與其他二極管的參數(shù)相同。但是,變?nèi)荻O管的操作還有其他幾種獨(dú)特的規(guī)格。
由于變?nèi)荻O管要求可能是幾個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)因素之間的平衡,因此有必要了解規(guī)格及其含義。
變?nèi)荻O管反向擊穿規(guī)范
反向擊穿電壓,VB變?nèi)荻O管是一個(gè)重要的規(guī)格,因?yàn)樵谀承┣闆r下,可用于驅(qū)動(dòng)這些二極管以提供所需電容范圍的電壓可能非常高。
電容隨著反向偏置的增加而減小,但隨著電壓的升高,電容的減小會(huì)變小。為了達(dá)到所需的最小電容和總電容范圍,可能需要施加一些相對(duì)較高的電壓。
變?nèi)荻O管的典型電壓電容曲線
鑒于可能需要施加的高電壓,明智的做法是選擇變?nèi)荻O管,該二極管的裕量介于它可能期望的最大電壓(即驅(qū)動(dòng)器電路的電源軌電壓)和規(guī)格數(shù)據(jù)表中二極管的反向擊穿電壓之間。通過(guò)確保有足夠的裕量,電路發(fā)生故障的可能性較小。
此外,還必須確保在最大驅(qū)動(dòng)器電壓下可以達(dá)到最小電容規(guī)格。同樣,應(yīng)留出良好的余量,以適應(yīng)設(shè)備之間參數(shù)的變化。
二極管通常在幾伏左右到20伏或更高的反向偏置下工作。有些甚至可能在高達(dá) 60 伏的電壓下工作,盡管在范圍的高端,電容的變化相對(duì)較小。此外,隨著二極管電壓的增加,可能需要為驅(qū)動(dòng)變?nèi)荻O管的電路提供特定的電壓。
在一些二極管中,有一個(gè)發(fā)生擊穿的尖點(diǎn),非常類(lèi)似于齊納二極管的曲線,這就是發(fā)生雪崩擊穿的地方。性能較差的二極管將具有更柔和的擊穿特性,并且具有這種擊穿類(lèi)型的二極管通常提供較低的性能水平。
變?nèi)荻O管的典型 IV 特性
反向擊穿電壓通常在反向電流為10μA的點(diǎn)處測(cè)量。由于變?nèi)荻O管通常由高阻抗源驅(qū)動(dòng),因此該限制是非??山邮艿?。
選擇變?nèi)荻O管時(shí),反向擊穿電壓參數(shù)VB很重要,二極管不應(yīng)運(yùn)行得太接近最大值。明智的做法是選擇具有最大反向電壓的二極管,該二極管比將施加的最大電壓至少大 5 伏。建議使用更大的余量,因?yàn)檫@將提高可靠性。
變?nèi)荻O管反向電流規(guī)格
反向電流,IR,是衡量二極管基本性能的另一種指標(biāo)。如果漏電流上升過(guò)高,則會(huì)影響驅(qū)動(dòng)電路,而驅(qū)動(dòng)電路通常是高阻抗。它還將降低大多數(shù)二極管所在的調(diào)諧電路的Q值。
電容范圍和電容比規(guī)格
變?nèi)荻O管的實(shí)際電容范圍取決于許多因素:結(jié)的面積;給定電壓的耗盡區(qū)寬度等。
研究發(fā)現(xiàn),變?nèi)荻O管中耗盡區(qū)的厚度與其兩端反向電壓的平方根成正比。除此之外,變?nèi)荻O管的電容與耗盡區(qū)的厚度成反比。由此可以看出,變?nèi)荻O管的電容與其兩端電壓的平方根成反比。
二極管通常以大約幾伏特到20伏特或更高的反向偏置工作。有些甚至可能在高達(dá) 60 伏的電壓下工作,盡管在范圍的高端,電容的變化相對(duì)較小。
變?nèi)荻O管的關(guān)鍵參數(shù)之一是電容比。這通常以 Cx / Cy 的形式表示,其中 x 和 y 是接近可以測(cè)量電容變化的范圍末端的兩個(gè)電壓。
對(duì)于 2 到 20 伏之間的變化,突變二極管的電容變化比可能為 2.5 比 3,而超突變二極管可能是這個(gè)比例的兩倍,例如 6。
但是,仍然有必要查閱特定二極管的曲線,以確保它將在將要施加的電壓上提供所需的電容變化。值得記住的是,可獲得的電容值會(huì)存在分布,這必須包含在最終電路的任何計(jì)算中。
最大操作頻率規(guī)格
有許多項(xiàng)目限制了任何變?nèi)荻O管的工作頻率。二極管的最小電容顯然是一個(gè)限制因素。如果諧振電路中使用大電平的電容,這將降低 Q。另一個(gè)因素是任何寄生響應(yīng),以及器件封裝可能表現(xiàn)出的雜散電容和電感。這意味著可能更適合高頻的低電容水平器件將被放置在微波型封裝中。在為新設(shè)計(jì)選擇變?nèi)荻O管時(shí),需要考慮這些因素和其他因素。
由于特定的變?nèi)荻O管類(lèi)型可能有多種封裝,因此有必要選擇具有最適合該應(yīng)用的封裝的變體。
變?nèi)荻O管 Q 規(guī)格
任何變?nèi)荻O管的一個(gè)重要特性是其 Q。這在許多應(yīng)用中尤為重要。對(duì)于頻率合成器中使用的振蕩器,它會(huì)影響噪聲性能。高Q值二極管可以實(shí)現(xiàn)更高的Q值調(diào)諧電路,從而降低電路產(chǎn)生的相位噪聲。對(duì)于濾波器來(lái)說(shuō),Q 也非常重要。高 Q 二極管將使濾波器能夠提供更敏銳的響應(yīng),而低 Q 二極管將增加損耗。
Q 值取決于變?nèi)荻O管表現(xiàn)出的串聯(lián)電阻。這種阻力源于多種原因:
半導(dǎo)體在耗盡區(qū)以外的區(qū)域(即電荷被帶到“電容器板”的區(qū)域)的電阻。
組件的引線和封裝元件產(chǎn)生的一些阻力
芯片基板的一些貢獻(xiàn)
二極管的 Q 或品質(zhì)因數(shù)可由下式確定:
其中:
Cv= 測(cè)量電壓
R = 串聯(lián)電阻
由此可以看出,要使 Q 最大化,就必須最小化串聯(lián)電阻。變?nèi)荻O管制造商通常使用外延結(jié)構(gòu)來(lái)最小化這種電阻。
在設(shè)計(jì)電路時(shí),可以通過(guò)最小化電容來(lái)最大化電路的Q值。
這些是在基本二極管規(guī)格之外需要考慮的主要變?nèi)荻O管規(guī)格。這些參數(shù)詳細(xì)說(shuō)明了變?nèi)荻O管作為可變電容二極管的性能,并可以衡量其在此角色中的適用性。
審核編輯:黃飛
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