Chương 4
ứng dụng Varicap
trong đIện tử thông tin
4.1 Khái niệm
Varicap là một linh kiện bán dẫn có điện dung thay đổi theo điện áp đặt vào mối nối p-n của nó. Varicap được ứng dụng nhiều trong các bộ thu phát sóng VHF và UHF, dùng để thay đổi tần số trong các bộ cộng hưởng để lựa chọn các kênh sóng, để nhân và chia tần số, tự động kiểm soát tần số, điều chế AM, FM hoặc sử dụng trong các máy đo tần số cao và các máy đo cường độ trường.
Varicap được ký hiệu như sau:




Mạch tương đương Varicap:






Ls: điện cảm do dây dẫn kết hợp với cấu trúc bán dẫn.
Rs: điện trở nối tiếp.
Cj: điện dung bên trong varicap, có giá trị thay đổi theo phân áp đặt vào.
Rp: điện trở thay đổi theo điện áp vào, có giá trị lớn nhất khi varicap phân cực nghịch và rất nhỏ khi varicap phân cực thuận.
Cc: điện dung tiếp xúc do dây dẫn.
Mạch tương đương varicap thường được sử dụng:



Công thức tiêu biểu để tính điện dung theo điện áp phân cực:
(4.1)
Cv: điện dung tương đương với điện thế vào
V: điện áp đặt lên varicap gồm điện áp phân cực và điện áp tín hiệu xoay chiều

(: hệ số phụ thuộc vào vật liệu (=1/3...1/2
K: hệ số phụ thuộc cấu trúc bán dẫn
(: hiệu điện thế tiếp xúc (= 0,5 ( 0,65
Đặc tuyến varicap tiêu biểu của Varicap









Ta nhận thấy điện dung varicap đều thay đổi khi phân cực thuận và phân cực nghịch thay đổi. Tuy nhiên, khi phân cực thuận thì dòng qua varicap là dòng thuận sẽ thay đổi rất lớn và Rp có trị số nhỏ, điều này làm giảm phẩm chất của mạch cộng hưởng. Trong điều kiện phân cực nghịch, dòng qua varicap rất bé, Rp rất lớn, varicap được xem như không tiêu tán năng lượng (Q(). Do đó varicap thường được phân cực nghịch để làm việc. Đặc tuyến có dạng tùy thuộc vào sự phân bố tạp chất trong diode biến dung.
Ví dụ phân cực cho Varicap:
Tên : BA 163
Điện áp ngược từ –1V đến –12V
Cường độ dòng điện thuận cực đại:
ILvmax = 12/33k = 0,4 mA
4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của varicap
1. Điện thế làm việc cực đại của varicap: MWV (Maximum Working Voltage) là điện áp làm việc cao nhất DC và AC ở đỉnh, quá điện áp này varicap sẽ hỏng. Điện áp này bằng điện áp phân cực, thay đổi tùy từng loại varicap từ -7V ( -200V
2. Điện áp đánh thủng: BRV (Breakdown Voltage) là điện áp làm cho dòng phân cực gia tăng nhanh gây hư hỏng (đánh thủng).
3. Dòng điện ngược cực đại: là dòng điện ứng với điện thế ngược làm việc cực đại, tùy thuộc vào loại và cách cấu tạo varicap mà dòng điện này thay đổi từ: 0,005(A(5(A.
4. Công suất tiêu tán Pd là công suất cực đại mà varicap có thể tiêu tán được. Tùy theo từng loại công suất này thường thay đổi từ 200mW đến 2,5W.
5. Điện dung định mức C: là điện dung danh định của varicap,