Que Son Los Diodos Varactores Abruptos E Hiperabruptos

Algunos diodos varactores pcomunmente son categorizados como tipos abruptos e hiperabruptos - estos términos pueden verse a veces en las hojas de datos de los varcadores...

El término diodo abrupto varactor y el diodo hiperabrupto varactor se basan en las caracteristicas de la unión del diodo varactor. El tipo de unión de los diodos tiene un gran impacto en las propiedades y el rendimiento.

No obstante muchos diodos varactores se seleccionarán y comprarán simplemente como diodos varactores o varicapas, en algunos casos se mencionarán los detalles del diodo varactor abrupto y diodo varactor hiperabierto.

Conceptos básicos de los diodos varactores abruptos e hiperabundantes

Al seleccionar los diodos varactores, dos de los principales valores que son importantes son el valor absoluto de la capacidad y la propiedad de variación de la capacidad.

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La capacitancia y la característica de variación de la capacitancia son ambas funciones del perfil de dopaje del diodo cuando el chip de silicio del diodo básico se fabrica como parte de una oblea de silicio general.

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Al alterar el perfil de dopaje de la unión real es posible cambiar las características del diodo y su capacidad absoluta y el rango de capacidad.

Es posible determinar la capacitancia del diodo para cualquier voltaje dado, aunque esto debe ser usado con cuidado dependiendo del tipo de diodo:

Donde

• C es la capacidad para un determinado voltaje inverso aplicado,
• V es el voltaje aplicado,
• C₀ es el voltaje a cero voltios,
• γ es la pendiente de la curva del tronco C contra el tronco V,
• Φ es el potencial de los diodos que es de 0,7V para el silicio y 1,3 voltios para el arseniuro de galio.

Diodos de varactor hiperabrupto

Además de esto, la unión hiperabrupta da un cambio de capacitancia mucho mayor para el cambio de voltaje dado.

Se puede ver en el diagrama que el perfil de hacer para el diodo hiperabrupto tiene las áreas N+ y P++ y el área central n tiene un nivel de dopaje casi constante cerca del área N+, pero hacia la región P++, el nivel de dopaje se incrementa de manera que hay un cambio mucho más agudo de N a P++ que el que hay para el diodo abrupto.

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El modelado del cambio de capacitancia que produce el hiperabrupto es bastante complicado. La pendiente del log C vs log (V + φ) varía con el voltaje aplicado. Esto significa que el cambio de capacitancia en términos de gamma es una aproximación.

Si el rango sobre el cual el voltaje aplicado es relativamente estrecho, entonces la ecuación de capacitancia puede ser usada con un valor promedio de gamma para ese rango.

Si se requiere un rango de tensión más amplio, entonces es normal que coincidan secciones de la curva si se necesita una linealización. Esto puede ser necesario para circuitos como los filtros de seguimiento. Aquí la posición del filtro necesita ser conocida para un voltaje dado y esto requerirá que la curva de capacitancia de voltaje sea mapeada.

Aunque los diodos varactores hiperabruptos parecen ofrecer ventajas significativas sobre los diodos abruptos, su uso tiene un costo, no sólo por el hecho de que son más caros. Cuando se utiliza un diodo hiperabrupto hay una reducción sustancial de Q en comparación con las versiones abruptas Como resultado, los diodos hiperabruptos se utilizan normalmente sólo en frecuencias de microondas mas bajas que esa - por unos pocos GHz como máximo, aunque con la mejora de la tecnología, las frecuencias superiores están aumentando.

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La elección del diodo varactor abrupto o hiperabrupto puede tener un impacto importante en el rendimiento del circuito. A menudo se trata de un equilibrio entre propiedades como el Q y el ancho de banda sobre el que el diodo necesita funcionar.

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También puede haber problemas con el uso de diodos abruptos cuando se necesitan grandes rangos de capacitancia, ya que esto puede requerir voltajes muy altos. Esto puede significar que se necesitan varactores abruptos de alto voltaje junto con la posibilidad de suministros separados para el conductor. El uso de un hiperabrupto puede a veces superar estos problemas.

Investigando los requisitos y las posibles soluciones, normalmente es posible obtener el rendimiento requerido en términos de Q y ancho de banda y rango de voltaje.

Diodos varactores abruptos

La forma más común de varactor son los diodos abruptos. Dado que la brusquedad en la unión se rige por la cantidad de dopaje y el perfil, se controla esto a lo largo de la producción. Para un diodo váractor abrupto es constante esta cantidad de dopaje, vale decir, en la medida de lo posible, un nivel de dopaje constante.

El varactor abrupto presenta una función C-V de ley cuadrada inversa y sigue bien la ecuación de la sección anterior.

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Típicamente para un varactor abrupto, el valor de los gamma se toma como 0,5, aunque para ser más exactos un valor de 0,47 es más exacto.