Especificações do Diodo Varactor: Especificações e Parâmetros
Principais especificações e parâmetros para definir o desempenho de diodos varator ou diodos varicap: Q, tensão reversa, faixa de capacitância, etc.
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Tutorial de Diodo Varactor / Varicap Inclui:
Varactor / Varicap | Varactores abruptos e hiperabruptos | Especificações do Varactor (folha de dados) | Circuitos com diodo Varactor
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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Ao escolher um diodo varactor a partir das informações da folha de dados, as especificações do varactor precisam ser cuidadosamente avaliadas para verificar se seu desempenho atende às necessidades do circuito em que se destina.
Tendo em vista que o diodo varactor é um diodo semicondutor, muitos parâmetros são iguais aos de outros diodos. No entanto, existem várias outras especificações exclusivas da operação do diodo varactor.
Como os requisitos do varactor podem ser um equilíbrio entre vários fatores concorrentes, é necessário entender as especificações e o que elas significam.
Especificação de avaria reversa Varactor
A tensão de ruptura reversa, V B de um diodo varactor é uma especificação importante porque as tensões que podem ser usadas para acionar esses diodos para fornecer a faixa necessária de capacitância podem ser bastante altas em alguns casos.
A capacitância diminui com o aumento da polarização reversa, embora à medida que as tensões se tornem mais altas, a diminuição da capacitância se torna menor. Para atingir a capacitância mínima necessária e a faixa de capacitância geral, pode ser necessário aplicar algumas tensões relativamente altas.
Tendo em vista as altas tensões que podem precisar ser aplicadas, é aconselhável escolher um diodo varactor que tenha uma margem entre a tensão máxima que é provável esperar, ou seja, a tensão do trilho do circuito do driver e a tensão de ruptura reversa do o diodo na folha de dados de especificação. Ao garantir que haja margem suficiente, é menos provável que o circuito falhe.
Também é necessário garantir que a especificação de capacitância mínima seja alcançável com a tensão máxima do driver. Novamente, uma boa margem deve ser deixada para acomodar as variações nos parâmetros entre os dispositivos.
Os diodos normalmente operam com polarização reversa variando de cerca de alguns volts até 20 volts ou possivelmente mais. Alguns podem até operar até 60 volts, embora na extremidade superior da faixa haja comparativamente pouca mudança na capacitância. Além disso, à medida que a tensão no diodo aumenta, é provável que sejam necessários suprimentos de tensão específicos para os circuitos que acionam os diodos varactor.
Em alguns diodos, há um ponto agudo no qual ocorre a quebra, muito semelhante à curva de um diodo Zener, e é aí que ocorre a quebra de avalanche. Diodos de desempenho menos alto terão uma característica de quebra muito mais suave e os diodos com esse tipo de quebra geralmente oferecem níveis mais baixos de desempenho.
A tensão de ruptura reversa é normalmente medida no ponto onde há 10µA de corrente reversa. Como os varactores geralmente são acionados por uma fonte de alta impedância, esse limite é muito aceitável.
Ao selecionar um diodo varactor, o parâmetro de tensão de ruptura reversa V B é importante e o diodo não deve ser executado muito próximo ao máximo. É aconselhável selecionar um diodo com uma tensão reversa máxima que seja no mínimo 5 volts maior que a tensão máxima que será aplicada. Uma margem maior é aconselhável, pois isso melhorará a confiabilidade.
Especificação de corrente reversa do diodo Varactor
A corrente reversa, I R , é outra medida do desempenho básico do diodo. Se a corrente de fuga aumentar muito, isso afetará o circuito de acionamento, que normalmente é de alta impedância. Também reduzirá o Q do circuito sintonizado no qual a maioria dos diodos está localizada.
Faixa de capacitância e especificação da taxa de capacitância
A faixa de capacitância real para um diodo varactor depende de vários fatores: a área da junção; a largura da região de depleção para uma dada tensão, etc.
Verificou-se que a espessura da região de depleção no diodo varactor é proporcional à raiz quadrada da tensão reversa através dele. Além disso, a capacitância do varactor é inversamente proporcional à espessura da região de depleção. A partir disso, pode-se ver que a capacitância do diodo varactor é inversamente proporcional à raiz quadrada da tensão através dele.
Os diodos normalmente operam com polarização reversa variando de cerca de alguns volts até 20 volts ou mais. Alguns podem até operar até 60 volts, embora na extremidade superior da faixa haja comparativamente pouca mudança na capacitância.
Um dos principais parâmetros para um diodo varactor é a taxa de capacitância. Isso é comumente expresso na forma Cx / Cy, onde x e y são duas tensões nas extremidades da faixa na qual a mudança de capacitância pode ser medida.
Para uma mudança entre 2 e 20 volts, um diodo abrupto pode exibir uma taxa de variação de capacitância de 2,5 para 3, enquanto um diodo hiperabrupto pode ter o dobro disso, por exemplo, 6.
No entanto, ainda é necessário consultar as curvas do diodo em particular para garantir que ele fornecerá a variação de capacitância necessária nas tensões que serão aplicadas. Vale lembrar que haverá uma dispersão nos valores de capacitância que podem ser obtidos, e isso deve ser incluído em qualquer cálculo para o circuito final.
Frequência máxima de especificação de operação
Existem vários itens que limitam a frequência de operação de qualquer diodo varactor. A capacitância mínima do diodo é obviamente um fator limitante. Se grandes níveis de capacitância forem usados em um circuito ressonante, isso reduzirá o Q. Um fator adicional são quaisquer respostas parasitas, bem como capacitância e indutância parasitas que podem ser exibidas pelo pacote do dispositivo. Isso significa que dispositivos com baixos níveis de capacitância que podem ser mais adequados para altas frequências serão colocados em embalagens do tipo microondas. Estas e outras considerações devem ser levadas em consideração ao escolher um diodo varactor para um novo projeto.
Como um determinado tipo de diodo varactor pode estar disponível em vários pacotes, é necessário escolher a variante com o pacote mais adequado para a aplicação em vista.
Especificação Varactor Q
Uma característica importante de qualquer diodo varactor é seu Q. Isso é particularmente importante em várias aplicações. Para osciladores usados em sintetizadores de frequência, isso afeta o desempenho do ruído. Os diodos de alto Q permitem que um circuito sintonizado com Q mais alto seja alcançado e, por sua vez, isso reduz o ruído de fase produzido pelo circuito. Para filtros, o Q é novamente muito importante. Um diodo Q alto permitirá que o filtro dê uma resposta mais nítida, enquanto um diodo Q baixo aumentará as perdas.
O Q depende da resistência em série que o diodo varactor exibe. Esta resistência surge de uma série de causas:
- a resistência do semicondutor nas áreas fora da região de depleção, ou seja, na região onde a carga é transportada para as “placas do capacitor”.
- alguma resistência decorrente do chumbo e dos elementos da embalagem do componente
- alguma contribuição do substrato da matriz
O Q ou fator de qualidade para o diodo pode ser determinado a partir da equação abaixo:
Onde:
C v = a capacitância na tensão medida
R = a resistência em série
A partir disso, pode-se ver que para maximizar o Q é necessário minimizar a resistência em série. Os fabricantes de diodos Varactor normalmente usam uma estrutura epitaxial para minimizar essa resistência.
Ao projetar o circuito, o Q do circuito pode ser maximizado minimizando a capacitância.
Estas são as principais especificações do varactor que precisam ser consideradas fora das especificações básicas do diodo. Esses parâmetros detalham o desempenho do varactor como um diodo de capacitância variável e permitem que sua adequação seja avaliada nessa função.
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