книги / Основы конденсаторной техники

Cд = dUdQ .

Эта величина пропорциональна тангенсу угла между касательной к кривой Q = f (U ) и осью абсцисс.

Реверсивная емкость представляет собой эффективную емкость в условиях, когда на переменном напряжении с амплитудой Uм накладывается постоянное напряжение U=:

Uм U=

202

Является важной характеристикой при работе нелинейного конденсатора в цепях пульсирующего напряжения.

Номинальная емкость представляет собой эффективную емкость нелинейного конденсатора, измеренную при номинальном синусоидальном напряжении и нормальных условиях окружающей среды.

Качества варикондов оцениваются также коэффициентом нелинейности, характеризующим изменение емкости с напряжением:

где С1 и С2 – емкости, измеренные при напряжении U1 и U2.

Вариконды находят применение для различных целей: диэлектрические усилители сигналов звуковой частоты, усилители мощности, дистанционное управление настройки контуров, датчики в схемах телеконтроля температур, умножители частоты, стабилизаторы напряжения и других целей.

13.2. Полупроводниковые конденсаторы (варикапы)

Запорный слой на границе двух зон полупроводника, обладающих дырочной и электронной проводимостями, имеет определенную емкость. Образование запорного слоя схематически показано на рис. 28.

Плюс источника постоянного напряжения прикладывается

кобласти полупроводника, имеющего электронную проводимость, а минус – к области, имеющей дырочную проводимость. С границы раздела областей свободные заряды отсасываются

кэлектродам: дырки – к отрицательному, а электроны – к положительному электроду, при этом на границе раздела возникает переходный слой с повышенным сопротивлением – запорный слой, который можно использовать в качестве диэлектрика в полупроводниковом конденсаторе. Напряжение такой

203

полярности называют обратным (или запорным), так как при этом данная система не пропускает большого тока («заперта»). Толщина запорного слоя h увеличивается с ростом напряжения, а емкость соответственно уменьшается.

Рис. 28. Схема образования запорного слоя в полупроводниковом конденсаторе

Для изготовления полупроводниковых конденсаторов применяют кремний и германий. Для создания в кремнии проводимости n-типа (электронной) используют введение примеси V группы (фосфор, сурьма, мышьяк), для создания проводимости p-типа (дырочной) – примеси III группы (бор, алюминий, индий). На границе областей с разной проводимостью возникает p-n-переход, обусловливающий образование запорного слоя.

Зависимость емкости полупроводникового конденсатора от напряжения определяется выражением

где Сб – барьерная емкость;

K – постоянная, зависящая от удельного сопротивления полупроводника;

204

хода (при резком, ступенчатом переходе n = 0,5; при градированном n = 0,33 ).

Эквивалентная схема полупроводникового конденсатора показана на рис. 29, где обозначено: С – основная емкость запорного слоя; Сп – паразитная емкость по отношению к кор-

пусу конденсатора; R – параллельное сопротивление утечки, определяющее ток утечки; r – сопротивление полупроводника, включенное последовательно с емкостью запорного слоя; Lп – паразитная индуктивность конденсатора.

Эффективное значение емкости конденсатора

Cэф =Сп +1−ωС2LпC .

Характер зависимости емкости от обратного напряжения показан на рис. 30. С ростом напряжения увеличивается ширина запорного слоя и емкость падает.

205