变容二极管介绍

变容二极管介绍

变容二极管VCD（Variable-Capacitance Diode）是利用反向偏压来改变PN结电容量的特殊半导体器件。它与普通二极管有相同之处，都用PN结，但也有重要区别。对于一般的半导体二极管，人们总希望尽量减小其结电容。对于变容二极管，却是要利用结电容。因为变容二极管的结电容能随外加的反向偏压而变化，所以它被用作调频、扫频及相位控制。目前，变容二极管的应用已相当广泛。例如，彩色电视机普遍采用具有记忆功能（预选台）的电子调谐器，其工作原理就是通过控制直流电压来改变变容二极管的结电容量，以选择某一频道的谐振频率。下面介绍其工作原理与检测方法。

1．构造原理

变容二极管的构造原理参见图11(a)。从本质上讲，它属于反偏压的二极管，其结电容就是耗尽层的电容。可近似反耗尽层视为平行板电容器，两个导电板之间有介质。因此，结电容C1的容量与耗尽层的宽度d成反比，有公式C1∝1/d (5.3.3)，又因为d与反向偏压V R 的n次方成正比（n是与掺杂浓度有关的常数），故C1∝1/V Rn，因此，反向偏压愈高，耗尽区就愈宽，而结电容量愈小。反之亦然。(a)图中，V R1＞V R2，故d2＞d1，C j2＜C j1。

变容二极管的简化等效电路及电路符号分别如图1(b)、(c)所示。图中用一只可变电容来表示结电容。R2是半导体材料的电阻。

图2给出了国产型B 11-1A变容二极管的结电容与反向偏压(C1- VR)之特性曲线。这种管子的反向偏压中心值为2～6V，标称电容量是7～14pF。由特性曲线不难看出，当反向偏压V R1=1V时，C j1≈40pF；当V R2=10V时，C j2≈3pF。因此，该管的结电容变化范围大致是40pF～3pF。利用下式计算电容调谐比T R值： T R= C j1/ C j2

将C j1≈40pF，C j2≈3pF代入式(5.3.3)中，T R≈13.3。

2．检测方法

检测变容二极管的专用仪器有：C-V特性仪、扫频仪、射频电桥先等。这些仪器价格昂贵且不易搞到。在业余条件下，也可以使用万用表来判断变容二极管的好坏。测试内容共包括三项：①使用指针式万用表的R×1k档检查PN结的单向导电性：（1）利用线性电容表测量室温下的结电容量(C j)；（2）观察结电容量随反向偏压(VR)变化的规律（Ci）。（3）观察结电容量随反向偏压（VR）变化规律。下面通过一个实例阐述测量方法。

被测变容二极管为FV1043型，它采用玻璃封装，外形见图3(a)。玻壳两端涂有色环，一端是黄色环，另一端为红色环。现给两个管脚分别编上序号（1）、（2）。

首先选择500型万用表的R×1k档，具体操作步骤见图4。首先将红表笔接①脚，黑表笔接②脚，测得电阻值为6.5kΩ，与此同时记下表针倒数偏转格数n′≈19.7格。然后交换管脚位置后重新测量，电阻值变成无穷大。由此判定第一次为正向接法，正向电阻为6.5kΩ，正向导通电压×9.7格=0.59V。第二次则属于反向接法。该管子具有单向导电性（参见图3(b)），并且靠近红色环的管脚为正极。欲测量变容二极管的结电容，可选用100pF量程的线性电容表。