變容貼片二極管在電調諧回路頻率合成中的體現

變容貼片二極管在電調諧回路頻率合成中的體現

　我們在物理課中已經知道，在四價半導體晶體材料(主要是硅和鍺)中摻入微量三價(例如硼)或五價(例如磷)元素，半導體的導電能力就會大大增強。這是由于形成了有傳導電流能力的載流子。摻入五價元素的半導體中的多數載流子是自由電子，稱為電子半導體或N型半導體。而摻入三價元素的半導體中的多數載流子是空穴，稱為空穴半導體或P型半導體。在摻雜半導體中多數載流子(稱多子)數目由摻雜濃度定，而少數載流子(稱少子)數目與溫度有關，并且溫度升高時，少數載流子數目會增加。

　　在一塊半導體基片上通過適當的半導體工藝技術可以形成P型半導體和N型半導體的交接面，稱為PN結。 PN結具有單向導電性：當PN結加正向電壓時，P端電位高于N端，PN結變窄,由多子形成的電流可以由P區向N區流通，見圖4-1 (a),而當PN結加反向電壓時，N端電位高于P端，PN結變寬,由少子形成的電流小，視為截止(不導通)，

變容二極管是一種利用半導體二PN結電容隨外加反向偏壓變化而變化的原理制成的半導體貼片二極管。容二極管通常替代可變電容，應用在調諧器中。只要改變加在變容二極管上的反向偏壓，就可改烴調諧器的諧振頻率，因此這種調諧器被稱為電調諧器。電調諧器業已發展到鎖相環頻率合成調諧、存儲調諧等調諧器，使接收機的調諧方式提高到一個新的水平。

　　電調諧回路

　傳統的直接檢波式收音機的方框圖如圖3(a)所示。這種收音機中的使用由電感及可變電容組成的LC調諧回路，可變電容使用日久后，在灰塵、靜電等因素的影響下，會使調諧電臺時經常有“咔唰咔唰”的噪聲，令人討厭。另外，為了直觀地指示出收聽的頻率，還要使用復雜的易出故障的接線機構。用變容二極管來取代 LC調諧回路中的可變就能克服以上缺點，而且還具有安裝容易、分布參數影響小、容易實現調諧數字化與智能化其優點。

采用變容貼片二極管進行調諧的直接檢波式收音機方框圖如圖3(b)所示。電位器W用來改變調諧電壓。調諧電壓經電阻R后加至變容二極管DC1上。通過改變調諧電壓改變DC1的結電容，即可改變調諧頻率。R為隔離電阻，防止調諧回路對地或Vcc短路，一般取值為10kΩ～1MΩ。C為隔直電容，一般可取0.01μF～0.47μF。

采用變容二極管的簡易電調諧中波收音機如圖4所示。變容二極管DC1與天線線圈電感L1共同組成輸入調諧回路。W1～W4組成頻調電位器，由其向變容二極管提供工作偏壓。S1～S4為四位互鎖式按鍵開關。調諧回路選出的電臺信號經集成電路LM386N內部檢波放大后，推動揚聲器SP發聲。

變容二極管工作在反向偏壓下。變容二極管的符號如圖1(a)所示。變容二極管的等效電路如圖1(b)所示。Cj為結電容，Cj≈Cd，Cd為變容二極管的總電容(包括結電容、外殼電容和其經分布電容)。Rs為變容二極管的等效串聯電阻(包括接線電阻、引線電阻及PN結電阻)。Ls為引線電感。變容二極管有四個基本參量，即結電容Cj，電容變化比，串聯電阻Rs和擊穿電壓。復容二極管的結電容隨所加負偏壓而變化：結電容在零偏壓時大，在臨近穿擊時小。

變容二極管的典型特性曲線如圖1(c)所示，圖中Vd為反向偏壓，Cd為結電容。變容二極管在零偏壓時的結電容與在擊穿電壓時的結電容之比稱為電容變化比。為使間諧頻率范圍較大，電容電壓比應大了。串聯電阻Rs會使變容二極管產生損耗，這種損耗越大，變容二極管的質量越差，因此，Rs越小越好。變容二極管擊穿電壓較高，一般15～90V。

　　變容貼片二極管主要用于調諧、限幅、開關、倍頻等電路，如目前彩電大量使用的電子調諧器中就使用了變容二極管。變容二極管如用于收音機則可解決故障率較高的收音機調諧機構問題。

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