Р—n-переход накапливает заряды. Слово «варикап» составлено из двух английских слов — to vary — изменяться и capacitance — емкость. Значит, варикап — это прибор, емкостью которого можно управлять при помощи какого-либо внешнего воздействия.

Основной элемент варикапа — уже известный нам р—n-переход. «О какой же емкости идет речь? — спросит читатель. — Разве р—n-переход может накапливать заряды?» Оказывается, может!

Подключим к р—n-переходу источник постоянного напряжения так, чтобы положительный полюс источника был подсоединен к га-области. При этом и-область становится более положительной по отношению к р-области, чем в случае равновесия р—n-перехода, и напряженность электрического поля в обедненном слое увеличивается.

Какие изменения произойдут при этом внутри обедненного слоя? Для того чтобы напряженность электрического поля возросла, очевидно, необходимо увеличить количество «оголенных» донорных и акцепторных ионов. Если предположить, что ширина обедненного слоя не меняется, то это количество измениться также не может. Действительно, ведь концентрация примесных ионов постоянна, а сами они неподвижны. Значит, увеличение числа нескомпенсированных ионов может произойти только эа счет расширения границ обедненного слоя!

Здесь снова приходит на ум игра «на гармошке»: изменяя приложенное к р—n-переходу напряжение, мы как бы раздвигаем или сдвигаем границы обедненного слоя подобно мехам гармони. В это же время внутри слоя увеличивается или уменьшается избыточный ионный заряд — именно тот заряд, о накоплении которого шла речь в начале этого параграфа.

Теперь посмотрим, какова же зависимость емкости р—n-перехода от приложенного напряжения? Для обычного плоского конденсатора с воздушным диэлектриком такой вопрос был бы неуместным. Действительно, в таком конденсаторе заряд, накапливаемый на пластинах, прямо пропорционален внешнему напряжению. В то же время р—n-переход можно уподобить плоскому конденсатору, пластины которого с ростом напряжения автоматпчески раздвигаются на некоторое расстояние. Но, как известно, емкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Следовательно, емкость р-n-перехода также должна изменяться обратно пропорцинально растущему напряжению. Эта зависимость показана на рисунке 52.

Отметим, что при другой полярности приложенного напряжения, когда р-область положительна по отношению к n-области, через переход протекает большой ток основных носителей заряда. В этом случае р—n-переход похож на конденсатор с очень плохой изоляцией между пластинами и, следовательно, не пригоден в качестве варикапа.

Впрочем, и при правильном подключении варикапа через переход протекает ток неосновных носителей заряда, что несвойственно обычным конденсаторам. Но сила тока, как уже упоминалось, чрезвычайно мала и почти но влияет на работу варикапа в электрических схемах.

Как можно использовать варикап в электрических, схемах?

Варикап может заменить громоздкие воздушные переменные конденсаторы с взаимно перемещающимися па-борами плоских металлических пластин. Это позволяет, например, осуществить настройку электрических контуров в транзисторных радиоприемниках.

Достаточно присоединить параллельно катушке индуктивности варикап таким образом, чтобы можно было подключить к его контактам постоянное регулируемое напряжение, не нарушая при этом работы электрического контура.

Посмотрите на изображенную на рисунке 53 схему. Постоянное напряжение V подключено к варикапу С2 через резистор R1 и регулируется потенциометром R2.

Сопротивление резистора R1 следует выбирать достаточно большим, чтобы уменьшить расход энергии колебательного контура на джоулево тепло. Постоянный конденсатор C1 препятствует протеканию, постоянного тока через катушку индуктивности L. Его емкость можно выбрать достаточно большой, чтобы

полная емкость контура приблизительно равнялась емкости варикапа. Вот мы и получили полный эквивалент контура с воздушным конденсатором переменной емкости!

Отредактировано Gitunik (23.12.2018 07:52:44)