Варикапы

Полупроводниковые диоды, предназначенные для работы в качестве управляемой (нелинейной) емкости, т.е. зависящей от приложенного напряжения, называют варикапами. В качестве управляемой емкости используется барьерная емкость - перехода и ее зависимость от приложенного обратного напряжения (рисунок 1.15,а). Номинальная емкость большинства варикапов (емкость между выводами варикапа при номинальном напряжении смещения - обратном напряжении, которое чаще всего составляет 4 В) лежит в пределах от 2 до 600 пФ, в зависимости от типа варикапа. Заметим, что в качестве варикапов можно использовать плоскостные кремниевые диоды.

К основным параметрам варикапов (помимо номинальной емкости) относятся: максимальная емкость варикапа при заданном минимальном напряжении смещения; минимальная емкость варикапа при заданном максимальном напряжении смещения; коэффициент перекрытия - отношение максимальной емкости к минимальной (для большинства приборов эта величина лежит в пределах от 1,5 до 4,4); добротность варикапа - отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте переменного тока к сопротивлению потерь, при заданном значении емкости или обратного напряжения.

Рисунок 1.15 -. Зависимость барьерной емкости диода

от величины обратного напряжения (а); условное обозначение варикапа (b)

1.3.7 Светодиоды

Светодиоды - полупроводниковые источники некогерентного оптического излучения, принцип действия которых основан на явлении электролюминесценции при инжекции неосновных носителей заряда через -переход. Приборы, излучающие в видимом диапазоне, принято называть светоизлучающими диодами - СИД. В своем большинстве они используются как индикаторы для отображения информации, а также как малоинерционные источники света для генерации световых импульсов малой длительности. Приборы, излучающие в ближней инфракрасной области спектра, принято называть ИК-светодиодами. Они, как правило, предназначены для работы в качестве источников излучения в различного рода оптоэлектронных устройствах, в системах автоматического контроля, в датчиках, в системах накачки, ИК-подсветки.

В основе принципа действия лежит явление излучения, связанное с самопроизвольной рекомбинацией носителей заряда при протекании прямого тока через - переход. Электроны, находящиеся в зоне проводимости, рекомбинируют с дырками в валентной зоне и отдают энергию равную ширине запрещенной зоны , которая обычно выделяется в виде фононов (квантов тепла) и частично в виде фотонов (квантов света).

Отношение числа излученных фотонов к числу рекомбинировавших пар носителей называют внутренним квантовым выходом, он обычно составляет несколько процентов. Частота генерируемых электромагнитных колебаний зависит от ширины запрещенной зоны и постоянной Планка

. (1.10)

Поскольку в реальных полупроводниках рекомбинация происходит между электронами и дырками, находящимися в самых различных энергетических состояниях, возникающее излучение оказывается некогерентным, а спектр излучения - размытым. Спектральная характеристика и условное обозначение светодиода приведено на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16 -. Спектральные характеристики светодиодов (а); зеленый (1), красный (2). Условное обозначение светодиода (b)