نحوه کار دیود خازنی

نحوه کار دیود خازنی:
دیود خازنی همواره باید در مود بایاس معکوس عمل کند؛ زیرا در بایاس معکوس، جریان الکتریکی برقرار نخواهد شد.

زمانی که یک ولتاژ بایاس مستقیم به دیود خازنی اعمال شود، جریان الکتریکی در دیود برقرار می شود و در نتیجه، ناحیه تخلیه قابل صرف نظر خواهد بود.

می دانیم که در ناحیه تخلیه تعداد بسیار زیادی از یون های با بار مثبت و منفی ذخیره شده است. در نتیجه با اتصال ولتاژ بایاس مستقیم، بارهای ذخیره شده قابل صرف نظر خواهند بود که این امری مطلوب نیست.

اما یک دیود خازنی برای ذخیره کردن بارهای الکتریکی طراحی شده است، نه برای هدایت جریان الکتریکی. بنابراین دیود خازنی همیشه باید در مود بایاس معکوس عمل کند.

زمانی که یک ولتاژ بایاس معکوس به دیود خازنی اعمال شود، الکترون ها از ناحیه نیمه رسانای نوع N و حفره ها از ناحیه نیمه رسانای نوع P از پیوند دور می شوند. در نتیجه عرض ناحیه تخلیه افزایش می یابد و ظرفیت خازنی نیز کاهش می یابد.

با این حال، اگر ولتاژ بایاس معکوس بسیار پایین باشد، ظرفیت خازنی دیود مقداری بسیار بزرگ خواهد شد. مقدار کاپاسیتانس دیود خازنی به صورت معکوس با عرض ناحیه تخلیه و به صورت مستقیم با مساحت نواحی نیمه رسانای نوع P و نوع N متناسب است.

بنابراین مقدار ظرفیت خازنی با افزایش عرض ناحیه تخلیه، کاهش می یابد. در تصویر زیر نمایی از یک دیود خازنی هنگام اعمال بایاس معکوس کوچک نشان داده شده است.

اما اگر ولتاژ بایاس معکوس افزایش یابد، عرض ناحیه تخلیه نیز بزرگ تر خواهد شد و مقدار ظرفیت خازنی نیز متناسب با آن کوچک تر می شود.

از طرف دیگر، اگر ولتاژ بایاس معکوس کاهش داده شود، عرض ناحیه تخلیه کاهش می یابد و ظرفیت خازنی دیود افزایش خواهد یافت. در تصویر زیر شماتیکی از دیود خازنی و ناحیه تخلیه آن هنگام اعمال ولتاژ بایاس معکوس بزرگ نشان داده شده است.

در تصویر زیر نمودار تغییرات ظرفیت خازنی دیود واراکتور با تغییر ولتاژ بایاس معکوس نشان داده شده است.

همان طور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، با افزایش در ولتاژ بایاس معکوس، عرض ناحیه تخلیه افزایش می یابد و در نتیجه ظرفیت خازنی دیود واراکتور کاهش می یابد. کاهش در ظرفیت خازنی به معنای کاهش بار ذخیره شده است.

بنابراین ولتاژ بایاس معکوس اعمال شده به دیود باید در کمترین حد ممکن نگه داشته شود تا هدف ذخیره کردن مقدار زیادی بار محقق شود.

از تمام موارد بیان شده، می توان نتیجه گرفت که کاپاسیتانس یا ظرفیت خازنی گذرا با تغییر در ولتاژ اعمال شده به دیود خازنی قابل تغییر است.

در یک خازن معمولی با مقدار ثابت، ظرفیت خازنی قابل تغییر نیست، در حالی که در دیود خازنی، ظرفیت خازنی با تغییر در ولتاژ بایاس معکوس تغییر می یابد.

بنابراین دیود واراکتور، یک خازن متغیر با ولتاژ است. مقدار ظرفیت خازنی در دیود واراکتور با واحد پیکو فاراد (PF) اندازه گیری می شود.