突变和超突变变容二极管的基础知识

一些变容二极管可分为突变型和超突变型 - 这些术语有时可以在变容二极管数据手册中看到。

术语突变变容二极管和超突变变容二极管是指变容二极管结的特性。二极管中的结形式对性能和性能有重大影响。

尽管许多变容二极管只是作为变容二极管或变容二极管进行选择和购买，但在某些情况下，会提到术语突变变容二极管和超突变变容二极管。

在选择变容二极管时，两个重要的主要值是绝对电容值和电容变化特性。

当基本二极管硅芯片作为整体硅片的一部分制造时，电容和电容变化特性都是二极管掺杂曲线的函数。

通过改变实际结的掺杂曲线，可以改变二极管的特性及其绝对电容和电容范围。

可以确定二极管在任何给定电压下的电容，尽管这需要根据二极管的类型谨慎使用：

其中

C 是给定施加的反向电压的电容，V 是施加的电压，

C0是零伏电压，

γ是log C与log V曲线的斜率，Φ是二极管电位，硅为0.7V，

砷化镓为1.3伏。

突变变容二极管

突变变容二极管是更常用的变容二极管形式。由于结的突然性受掺杂浓度和轮廓的控制，因此在制造过程中会受到控制。对于突发变容二极管，掺杂浓度保持恒定，即尽可能保持恒定的掺杂水平。

突发结变容二极管的掺杂曲线

突垛变容二极管表现出平方反比定律 C-V 函数，并很好地遵循上一节中的方程。

通常，对于突发变容二极管，伽马值取为 0.5，但更准确地说，值为 0.47 更准确。

突变变容二极管的对数 C 与对数 （V+ Φ） 曲线

超突变变容二极管

除此之外，对于给定的电压变化，超突变结会带来更大的电容变化。

从图中可以看出，超突变二极管的掺杂水平接近 N+ 和 P++ 区域，中心 n 区域具有几乎恒定的掺杂水平，但朝向 P++ 区域，掺杂水平增加，因此从 N 到 P++ 的变化比突变二极管的变化要大得多。

超突变结变容二极管的掺杂曲线

超突变产生的电容变化的建模非常复杂。对数 C 与对数 （V + φ） 的斜率随施加的电压而变化。这意味着以伽马为单位的电容变化是一个近似值。

如果施加电压的范围相对较窄，则电容方程可以与该范围的平均伽马值一起使用。

超突变变容二极管的对数 C 与对数 （V+ Φ） 曲线

如果需要更宽的电压范围，那么如果需要线性化，匹配曲线的各个部分是正常的。跟踪滤波器等电路可能需要这样做。在这里，需要知道给定电压下滤波器的位置，这需要绘制电压电容曲线。

尽管超变容二极管似乎比突变二极管具有显著优势，但它们的使用是有代价的，不仅因为它们更昂贵。当使用超突变二极管时，与突变版本相比，Q 值显着降低 因此，超突变二极管通常只在较低的微波频率下使用 - 最多可达几GHz，尽管随着技术的进步，高频正在增加。

比较两种类型的二极管：

在选择使用哪种类型的二极管时，有必要查看两种类型的器件的性能和功能。

突变变容二极管

突匛变容二极管通常由硅制成。

突变变容二极管的电容比 （CR） 约为 2：1。

突变变容二极管在 1 GHz 时的 Q 因数约为 100。

突变变容二极管相对便宜且易于制造。

超突变变容二极管

超突变变容二极管通常由砷化镓 （GaAs） 或砷化铟镓 （InGaAs） 制成。

超突变变容二极管的 CR 约为 5：1 或更高。

超突变变容二极管在 1 GHz 时的 Q 系数约为 1000

超突变变容二极管比突变变容二极管更昂贵且更难制造。

设计注意事项

在设计使用突变或超突变变容二极管的电路时，需要考虑许多因素，包括：

电容比（CR）：变容二极管的 CR 将决定电路的调谐范围。

Q系数：变容二极管的 Q 因子将决定电路的效率。

成本：由于各种原因，超突变变容二极管比突变变容二极管更昂贵，包括可制造性以及工艺和材料成本。

可制造性：超突变变容二极管比突变变容二极管更难制造。这可能会影响这些二极管的可用性，特别是对于可能按订单制造的更复杂和高性能的二极管。

选择突变或超突变变容二极管会对电路的性能产生重大影响。通常，它是 Q 等属性与二极管需要工作的带宽之间的平衡。

在需要大电容范围的情况下，使用突变二极管也可能存在问题，因为这可能需要非常高的电压。这可能意味着需要高压突变容二极管，以及为驱动器提供单独电源的可能性。使用超突然有时可以克服这些问题。

通过研究要求和可能的解决方案，通常可以在 Q 值、带宽和电压范围方面获得所需的性能。

审核编辑：黄飞