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      變容二極管的構造原理和檢測方法圖解

      2020-5-13 21:24| 編輯:電工學習網| 查看: 444| 評論: 0

      摘要:   變容二極管是根據普通二極管內部 "PN結” 的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門設計出來的一種特殊二極管。二極管的PN結具有結電容,當加反向電壓時,阻擋層加厚,結電容減小,所以改變反向電壓 ...

        變容二極管是根據普通二極管內部 "PN結” 的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門設計出來的一種特殊二極管。二極管的PN結具有結電容,當加反向電壓時,阻擋層加厚,結電容減小,所以改變反向電壓的大小可以改變PN結的結電容大小,這樣二極管就可以作為可變電容器用。變容二極管是一種電抗可變的非線性電路元件,一般使用的材料為硅或砷化鎵。變容二極管廣泛用于參量放大器,電子調諧及倍頻器等微波電路中.

        變容二極管主要是通過結構設計及工藝等一系列途徑來突出電容與電壓的非線性關系,并提高Q值以適合應用。

        通過施加反向電壓,使其PN結的靜電容量發生變化。因此,經常用在自動頻率控制、掃描振蕩、調頻和調諧等電路中。通常,雖然是采用硅的擴散型二極管,但是也可采用合金擴散型、外延結合型、雙重擴散型等特殊制作的二極管,因為這些二極管對于電壓而言,其靜電容量的變化率特別大。結電容隨反向電壓VR變化,取代可變電容,用作調諧回路、振蕩電路、鎖相環路,常用于電視機高頻頭的頻道轉換和調諧電路,多以硅材料制作。

        變容二極管有玻璃外殼封裝(玻封)、塑料封裝(塑封)、金屬外殼封裝(金封)和無引線表面封裝等多種封裝形式、如圖1所示。通常,中小功率的變容二極管采用玻封、塑封或表面封裝,而功率較大的變容二極管多采用金封。

        變容二極管的構造原理

       

        圖1 變容二極管的構造原理、簡化等效電路及電路符號

        變容二極管的構造原理參見圖1(a)。從本質上講,它屬于反偏壓的二極管,其結電容就是耗盡層的電容。可近似反耗盡層視為平行板電容器,兩個導電板之間有介質。因此,結電容C1的容量與耗盡層的寬度d成反比,有公式C1∝1/d,又因為d與反向偏壓VR的n次方成正比(n是與摻雜濃度有關的常數),故C1∝1/VRn,因此,反向偏壓愈高,耗盡區就愈寬,而結電容量愈小。反之亦然。(a)圖中,VR1>VR2,故d2>d1,Cj2<Cj1。

        變容二極管的簡化等效電路及電路符號分別如圖1(b)、(c)所示。圖中用一只可變電容來表示結電容。R2是半導體材料的電阻。

        變容二極管的檢測方法

        檢測變容二極管的專用儀器有:C-V特性儀、掃頻儀、射頻電橋先等。這些儀器價格昂貴且不易搞到。在業余條件下,也可以使用萬用表來判斷變容二極管的好壞。測試內容共包括三項:①使用指針式萬用表的R×1k檔檢查PN結的單向導電性:(1)利用線性電容表測量室溫下的結電容量(Cj);(2)觀察結電容量隨反向偏壓(VR)變化的規律(Ci);(3)觀察結電容量隨反向偏壓(VR)變化規律。下面通過一個實例闡述測量方法。

        被測變容二極管為FV1043型,它采用玻璃封裝,外形見圖2(a)。玻殼兩端涂有色環,一端是黃色環,另一端為紅色環。現給兩個管腳分別編上序號(1)、(2)。

        

        圖2 變容二極管FV1043的外形及極性判斷

        選擇500型萬用表的R×1k檔。首先將紅表筆接①腳,黑表筆接②腳,測得電阻值為6.5kΩ,與此同時記下表針倒數偏轉格數n′≈19.7格。然后交換管腳位置后重新測量,電阻值變成無窮大。由此判定第一次為正向接法,正向電阻為6.5kΩ,正向導通電壓VF=0.03V/格×9.7格=0.59V。第二次則屬于反向接法。該管子具有單向導電性(參見圖2(b)),并且靠近紅色環的管腳為正極。欲測量變容二極管的結電容,可選用100pF量程的線性電容表。

        變容二極管的選用

        選用變容二極管時,應著重考慮其工作頻率、最高反向工作電壓、最大正向電流和零偏壓結電容等參數是否符合應用電路的要求,應選用結電容變化大、高Q值、反向漏電流小的變容二極管。

        變容二極管的代換

        變容二極管損壞后,應更換與原型號相同的變容二極管或用其主要參數相同(尤其是結電容范圍應相同或相近)的其它型號的變容二極管來代換。

        變容二極管的應用

        因為變容二極管的結電容能隨外加的反向偏壓而變化,所以它被用作調頻、掃頻及相位控制。目前,變容二極管的應用已相當廣泛。例如,彩色電視機普遍采用具有記憶功能(預選臺)的電子調諧器,其工作原理就是通過控制直流電壓來改變變容二極管的結電容量,以選擇某一頻道的諧振頻率。許多中小功率的調頻發射機都采用變容二極管直接調頻技術,即在工作于發射載頻的LC振蕩回路上直接調頻,采用晶體振蕩器和鎖相環路來穩定中心頻率。較之中頻調制和倍頻方法,這種方法的電路簡單、性能良好、副波少、維修方便,是一種較先進的頻率調制方案.

        變容二極管在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調制電路上,實現低頻信號調制到高頻信號上,并發射出去。在工作狀態,變容二極管調制電壓一般加到負極上,使變容二極管的內部結電容容量隨調制電壓的變化而變化。

        變容二極管發生故障,主要表現為漏電或性能變差:

        (1)發生漏電現象時,高頻調制電路將不工作或調制性能變差。

        (2)變容性能變差時,高頻調制電路的工作不穩定,使調制后的高頻信號發送到對方被對方接收后產生失真。

        出現上述情況之一時,就應該更換同型號的變容二極管。

        變容二極管是根據普通二極管內部 “pn結” 的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門設計出來的一種特殊二極管。

        變容二極管在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調制電路上,實現低頻信號調制到高頻信號上,并發射出去。在工作狀態,變容二極管調制電壓一般加到負極上,使變容二極管的內部結電容容量隨調制電壓的變化而變化。變容二極管發生故障,主要表現為漏電或性能變差:

        (1)發生漏電現象時,高頻調制電路將不工作或調制性能變差。

        (2)變容性能變差時,高頻調制電路的工作不穩定,使調制后的高頻信號發送到對方被對方接收后產生失真。出現上述情況之一時,就應該更換同型號的變容二極管.

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