頻率倍增用二極管基礎(chǔ)知識(shí)圖解

二極管的頻率倍增是指依靠變?nèi)荻O管的頻率倍增和階躍（即急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變?nèi)荻O管稱為可變電抗器，其工作原理雖然與自動(dòng)頻率控制用的變?nèi)荻O管相同，但電抗器的構(gòu)造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復(fù)二極管，從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時(shí)的反向恢復(fù)時(shí)間短，因此，其特點(diǎn)是急速變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時(shí)間非常短。如果對(duì)階躍二極管施加正弦波，那么轉(zhuǎn)移時(shí)間短，輸出波形急驟地被夾斷，故能產(chǎn)生很多高頻諧波。

變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)空間電荷具有電容特性的原理制成的特殊二極管，通過施加反向電壓，使其PN結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。因此，常用于自動(dòng)頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等。通常采用硅的擴(kuò)散型二極管，也可采用合金擴(kuò)散型、外延結(jié)合型、雙重?cái)U(kuò)散型等特殊制作的二極管，因?yàn)檫@些二極管對(duì)于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結(jié)電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機(jī)高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。變?nèi)荻O管為反偏二極管，其結(jié)電容就是耗盡層的電容，因此可以近似把耗盡層看做平行板電容，且導(dǎo)電板之間有介質(zhì)。多數(shù)情況下，一般的二極管結(jié)電容很小，不能有效利用。變?nèi)荻O管因其結(jié)構(gòu)特殊，具有相當(dāng)大的內(nèi)部電容量，并可像電容器一樣運(yùn)用于電子電路中。

變?nèi)荻O管的主要參數(shù)有最高反向電壓、反向擊穿電壓、結(jié)電容、結(jié)電容變化范圍、品質(zhì)因數(shù)。

最高反向電壓是指在變?nèi)荻O管兩端的反向電壓不能超過的允許值。

反向擊穿電壓是指在施加反向電壓的情況下使變?nèi)荻O管擊穿的電壓。擊穿電壓決定了器件的最高反向工作電壓和最小電容容量值。

結(jié)電容是指在一特定反向偏壓下，變?nèi)荻O管內(nèi)部PN結(jié)的電容。

結(jié)電容變化范圍是指反向電壓從0變化到某一值時(shí)，結(jié)電容變化的范圍。

品質(zhì)因數(shù)（Q值）是指電容儲(chǔ)存的能量與損耗的能量之比值大多數(shù)變?nèi)荻O管具有很高的Q值。由于變?nèi)莨艿碾娙萘颗c反偏電壓成反比，Q值就隨著反向偏置電壓的增加而增加。

階躍恢復(fù)二極管

階躍管的結(jié)構(gòu)與特性

階躍恢復(fù)二極管簡(jiǎn)稱階躍管，它也是一種PN結(jié)二極管。它的特點(diǎn)是：在正向電壓時(shí)，它與普通PN結(jié)二極管一樣，有正向電流流過；而在反向電壓作用下，它則表現(xiàn)為不同的特性，反向電流并不馬上截止，而是仍然有足夠大的反向電流流通，直到某一時(shí)刻，才會(huì)迅速變成截止?fàn)顟B(tài)。于是，在反向電流的波形上，就會(huì)形成所謂的“階躍”，圖1給出了階躍管的這種電流波形，為了比較，同時(shí)也給出了檢波管的電流波形。

為了實(shí)現(xiàn)階躍管這種“階躍”特性，在結(jié)構(gòu)上它一般采用P+NN+臺(tái)式結(jié)構(gòu)，在P+型半導(dǎo)體和N+型半導(dǎo)體之間有一層很薄的低摻雜的N層，形成了P+N和NN+2個(gè)結(jié)（圖2）。在正向偏置電壓時(shí)，就會(huì)有大量空穴從P+區(qū)注人到N區(qū)，形成正向電流，由于N層的摻雜濃度低，沒有足夠的電子能與空穴復(fù)合，使得空穴在N區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，成為該區(qū)的少數(shù)載流子，并在擴(kuò)散過程中繼續(xù)不斷與電子復(fù)合。若載流子的壽命大于外加電壓的周期，則少數(shù)載流子的復(fù)合速度相對(duì)就慢得多。也就是說，在正向電壓的半個(gè)周期內(nèi)，只有少數(shù)空穴被復(fù)合，大量的空穴被儲(chǔ)存在P+N結(jié)的N區(qū)。空穴的壽命越長(zhǎng)，則P+N結(jié)N層中的儲(chǔ)存電荷也就越多。而這時(shí)NN+結(jié)間由于摻雜濃度的不同產(chǎn)生了一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)將阻止N層中的少子空穴離開N層進(jìn)入到N+層中去，使得N層儲(chǔ)存的空穴電荷量得以增加，所以N層是少子空穴的有效儲(chǔ)存層。當(dāng)電壓轉(zhuǎn)為反向時(shí)，儲(chǔ)存在N層中的電荷將被P+N結(jié)內(nèi)的電場(chǎng)拉回去，空穴回到P+區(qū)，形成反向電流。由于儲(chǔ)存的空穴電荷量很大，因而反向電流也會(huì)很大，經(jīng)過一段時(shí)問，儲(chǔ)存的電荷被全部拉回到P+層時(shí)，反向電流就迅速降到零，出現(xiàn)了截止?fàn)顟B(tài)，形成了一個(gè)電流的階躍。對(duì)于階躍管來說，希望電流的這個(gè)階躍越陡越好，即電流降到零的時(shí)間越短越好。為了提高階躍的速度，N層的厚度就應(yīng)盡可能薄。

階躍管的應(yīng)用

階躍管主要用于倍頻，由于階躍管存在電流的階躍，這種電流的突然變化必然會(huì)產(chǎn)生大量諧波分量，階躍時(shí)間越短，即電流的變化越陡，諧波分量就越豐富，因而作倍頻器時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高次倍頻。變?nèi)莨鼙额l器一般只能實(shí)現(xiàn)低次倍頻，只有用幾級(jí)變?nèi)莨鼙额l器級(jí)聯(lián)，組成倍頻鏈，才能達(dá)到高次倍頻的目的。而階躍管單級(jí)倍頻器就可以得到10次~20次以上的倍頻，可以作為高頻率穩(wěn)定度的小功率微波信號(hào)源，將石英晶體振蕩器輸出的低頻（100MHz左右）信號(hào)直接倍頻到微波頻率。階躍管亦可用作梳狀頻譜發(fā)生器，應(yīng)用于頻率合成器及鎖相固態(tài)源中。利用階躍管還可以產(chǎn)生很窄的脈沖，在毫微秒脈沖發(fā)生器、取樣示波器中應(yīng)用。

壹芯微科技針對(duì)二三極管,MOS管作出了良好的性能測(cè)試，應(yīng)用各大領(lǐng)域，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點(diǎn)擊右邊的工程師,或者點(diǎn)擊銷售經(jīng)理給您精準(zhǔn)的報(bào)價(jià)以及產(chǎn)品介紹