变容二极管原理

　　变容二极管是根据普通二极管内部 "PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。二极管的PN结具有结电容，当加反向电压时，阻挡层加厚，结电容减小，所以改变反向电压的大小可以改变PN结的结电容大小，这样二极管就可以作为可变电容器用。变容二极管是一种电抗可变的非线性电路元件，一般使用的材料为硅或砷化镓。变容二极管广泛用于参量放大器，电子调谐及倍频器等微波电路中。

　　变容二极管主要是通过结构设计及工艺等一系列途径来突出电容与电压的非线性关系，并提高Q值以适合应用。

　　通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。因此，经常用在自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等电路中。通常，虽然是采用硅的扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化，取代可变电容，用作调谐回路、振荡电路、锁相环路，常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。

　　变容二极管有玻璃外壳封装（玻封）、塑料封装（塑封）、金属外壳封装（金封）和无引线表面封装等多种封装形式、如图4-18所示。通常，中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装，而功率较大的变容二极管多采用金封。

　　变容二极管的构造原理

图1 变容二极管的构造原理、简化等效电路及电路符号

　　变容二极管的构造原理参见图1(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，又因为d与反向偏压VR的n次方成正比（n是与掺杂浓度有关的常数），故C1∝1/VRn，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，VR1＞VR2，故d2＞d1，Cj2＜Cj1。

　　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。

　　变容二极管的检测方法

　　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(Cj)；（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）。

图3 变容二极管FV1043的外形及极性判断

　　选择500型万用表的R×1k档。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VF=0.03V/格×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。

　　变容二极管的选用

　　选用变容二极管时，应着重考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容等参数是否符合应用电路的要求，应选用结电容变化大、高Q值、反向漏电流小的变容二极管。

　　变容二极管的代换

　　变容二极管损坏后，应更换与原型号相同的变容二极管或用其主要参数相同（尤其是结电容范围应相同或相近）的其它型号的变容二极管来代换。

　　变容二极管的应用

　　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。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案.

　　变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

　　变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：

　　（1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。

　　（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

　　出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。

　　变容二极管是根据普通二极管内部 “pn结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。

　　变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：

　　（1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。

　　（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。