突變和超突變變?nèi)荻O管的基礎(chǔ)知識

一些變?nèi)?a target="_blank">二極管可分為突變型和超突變型 - 這些術(shù)語有時可以在變?nèi)荻O管數(shù)據(jù)手冊中看到。

術(shù)語突變變?nèi)荻O管和超突變變?nèi)荻O管是指變?nèi)荻O管結(jié)的特性。二極管中的結(jié)形式對性能和性能有重大影響。

盡管許多變?nèi)荻O管只是作為變?nèi)荻O管或變?nèi)荻O管進行選擇和購買，但在某些情況下，會提到術(shù)語突變變?nèi)荻O管和超突變變?nèi)荻O管。

在選擇變?nèi)荻O管時，兩個重要的主要值是絕對電容值和電容變化特性。

當(dāng)基本二極管硅芯片作為整體硅片的一部分制造時，電容和電容變化特性都是二極管摻雜曲線的函數(shù)。

通過改變實際結(jié)的摻雜曲線，可以改變二極管的特性及其絕對電容和電容范圍。

可以確定二極管在任何給定電壓下的電容，盡管這需要根據(jù)二極管的類型謹慎使用：

其中

C 是給定施加的反向電壓的電容，V 是施加的電壓，

C0是零伏電壓，

γ是log C與log V曲線的斜率，Φ是二極管電位，硅為0.7V，

砷化鎵為1.3伏。

突變變?nèi)荻O管

突變變?nèi)荻O管是更常用的變?nèi)荻O管形式。由于結(jié)的突然性受摻雜濃度和輪廓的控制，因此在制造過程中會受到控制。對于突發(fā)變?nèi)荻O管，摻雜濃度保持恒定，即盡可能保持恒定的摻雜水平。

突發(fā)結(jié)變?nèi)荻O管的摻雜曲線

突垛變?nèi)荻O管表現(xiàn)出平方反比定律 C-V 函數(shù)，并很好地遵循上一節(jié)中的方程。

通常，對于突發(fā)變?nèi)荻O管，伽馬值取為 0.5，但更準確地說，值為 0.47 更準確。

突變變?nèi)荻O管的對數(shù) C 與對數(shù) （V+ Φ） 曲線

超突變變?nèi)荻O管

除此之外，對于給定的電壓變化，超突變結(jié)會帶來更大的電容變化。

從圖中可以看出，超突變二極管的摻雜水平接近 N+ 和 P++ 區(qū)域，中心 n 區(qū)域具有幾乎恒定的摻雜水平，但朝向 P++ 區(qū)域，摻雜水平增加，因此從 N 到 P++ 的變化比突變二極管的變化要大得多。

超突變結(jié)變?nèi)荻O管的摻雜曲線

超突變產(chǎn)生的電容變化的建模非常復(fù)雜。對數(shù) C 與對數(shù) （V + φ） 的斜率隨施加的電壓而變化。這意味著以伽馬為單位的電容變化是一個近似值。

如果施加電壓的范圍相對較窄，則電容方程可以與該范圍的平均伽馬值一起使用。

超突變變?nèi)荻O管的對數(shù) C 與對數(shù) （V+ Φ） 曲線

如果需要更寬的電壓范圍，那么如果需要線性化，匹配曲線的各個部分是正常的。跟蹤濾波器等電路可能需要這樣做。在這里，需要知道給定電壓下濾波器的位置，這需要繪制電壓電容曲線。

盡管超變?nèi)荻O管似乎比突變二極管具有顯著優(yōu)勢，但它們的使用是有代價的，不僅因為它們更昂貴。當(dāng)使用超突變二極管時，與突變版本相比，Q 值顯著降低 因此，超突變二極管通常只在較低的微波頻率下使用 - 最多可達幾GHz，盡管隨著技術(shù)的進步，高頻正在增加。

比較兩種類型的二極管：

在選擇使用哪種類型的二極管時，有必要查看兩種類型的器件的性能和功能。

突變變?nèi)荻O管

突匛變?nèi)荻O管通常由硅制成。

突變變?nèi)荻O管的電容比 （CR） 約為 2：1。

突變變?nèi)荻O管在 1 GHz 時的 Q 因數(shù)約為 100。

突變變?nèi)荻O管相對便宜且易于制造。

超突變變?nèi)荻O管

超突變變?nèi)荻O管通常由砷化鎵 （GaAs） 或砷化銦鎵 （InGaAs） 制成。

超突變變?nèi)荻O管的 CR 約為 5：1 或更高。

超突變變?nèi)荻O管在 1 GHz 時的 Q 系數(shù)約為 1000

超突變變?nèi)荻O管比突變變?nèi)荻O管更昂貴且更難制造。

設(shè)計注意事項

在設(shè)計使用突變或超突變變?nèi)荻O管的電路時，需要考慮許多因素，包括：

電容比（CR）：變?nèi)荻O管的 CR 將決定電路的調(diào)諧范圍。

Q系數(shù)：變?nèi)荻O管的 Q 因子將決定電路的效率。

成本：由于各種原因，超突變變?nèi)荻O管比突變變?nèi)荻O管更昂貴，包括可制造性以及工藝和材料成本。

可制造性：超突變變?nèi)荻O管比突變變?nèi)荻O管更難制造。這可能會影響這些二極管的可用性，特別是對于可能按訂單制造的更復(fù)雜和高性能的二極管。

選擇突變或超突變變?nèi)荻O管會對電路的性能產(chǎn)生重大影響。通常，它是 Q 等屬性與二極管需要工作的帶寬之間的平衡。

在需要大電容范圍的情況下，使用突變二極管也可能存在問題，因為這可能需要非常高的電壓。這可能意味著需要高壓突變?nèi)荻O管，以及為驅(qū)動器提供單獨電源的可能性。使用超突然有時可以克服這些問題。

通過研究要求和可能的解決方案，通?？梢栽?Q 值、帶寬和電壓范圍方面獲得所需的性能。

審核編輯：黃飛