الصمام الثنائي varicap

بعد إدخال الصمام الثنائي varicap وسعة الانتشار لتقاطع pn ، سنبين أنه يمكن وصف مثل هذا الجهاز من خلال سلسلة RLC ، حيث يكون للمكثف سعة متغيرة كدالة للشحنة الموجودة على الألواح ، مع الانقطاع عند التقاطع. هذا يحدد وجود فوضى حتمية.

الصمام الثنائي Varicap

في التين. 1 أ عكسي متحيز ص يظهر الوصلة: الطرف السالب متصل بـ ص جانب. يؤدي هذا إلى ابتعاد حاملات الشحن عن حافة طبقة النضوب. إنه يتبع توسع الأخير وبالتالي انخفاض في القدرة الانتقالية ج_تي. يتم الوصول إلى نفس النتيجة من خلال الجدال من حيث الحاجز المحتمل ، لأن الاستقطاب العكسي يزيد من ارتفاع الحاجز المحتمل الذي ، في الدائرة المفتوحة ، يساوي فولت₀ أين ه هي القيمة المطلقة لشحنة الإلكترون بينما الخامس₀ هي إمكانية الاتصال (أو المحتملة المضمنة) ، بينما تكون في التحيز العكسي ه (الخامس₀ + |الخامس |) بعد اعتماد الاتفاقية التي بموجبها الخامس < 0 في تحيز عكسي والعكس صحيح.

عملية نشر الشحنات المجانية نحو أقصى صون الجوانب هي عابرة تتلاشى بسرعة. في الواقع ، هناك انتشار ثابت للثقوب باتجاه الحافة اليسرى من ص الجانب (الشكل 1) ، يتطلب “إمدادًا” بأكبر عدد من الثقوب من ن في الجانب ، حيث هم بدلاً من ذلك يمثلون أقلية. ما تم إنشاؤه في نهاية عابر هو التيار بسبب ناقلات الأقلية ، أي تيار التشبع العكسي ، الذي تم فحصه بالفعل في الدروس السابقة. هذا يبرر الاتجاه المتزايد للتيار العكسي مع زيادة درجة الحرارة.

في التحيز الأمامي ، من ناحية أخرى ، تزداد سعة الانتقال بسبب تقليل ارتفاع الحاجز المحتمل الذي هو الآن ه (الخامس₀ – الخامس ). ومع ذلك ، كما سنرى ، فإن الانحياز إلى الأمام تهيمن عليه سعة أخرى.

السعة الانتقالية هي سعة طفيلية ، خاصة إذا تم استخدام الصمام الثنائي لمنع إرسال إشارة عالية التردد. يمكن فهم ذلك من خلال دراسة سلوك الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل. 2 ، أين ر_س هي مقاومة جسم الصمام الثنائي ، و ص المقاومة الديناميكية التي تكون في التحيز العكسي بترتيب بعض MΩ. المقاومة ر_س من ناحية أخرى ، أقل من ذلك بكثير.

في بعض التطبيقات ، يتم استخدام سعة الانتقال ويعرف الجهاز المقابل باسم a varicap (أو فاراكتور ) الصمام الثنائي ، الذي يظهر رمزه في الشكل. 3. التطبيق الرئيسي في محددات هوائي استقبال الراديو.

سعة الانتشار

انحياز أمامي لـ ص يقلل التقاطع من ارتفاع الحاجز المحتمل ، وهذا يؤدي إلى تقليل طبقة النضوب. ومع ذلك ، في حالة الاستقطاب هذه ، تكون التأثيرات السعوية الناتجة عن عملية انتشار الشحنات التي تميل إلى التراكم بالقرب من التقاطع هي السائدة. لذلك لدينا:

معروف ك انتشار السعة. من ناحية أخرى ، في التحيز الأمامي:

لذا

نقدم ثابت الوقت τ (الذي يعتمد في الواقع على ر ولكن ، كأول تقدير تقريبي ، يمكننا اعتباره ثابتًا) مثل هذا

التي تم استبدالها في (3) المرتجعات:

أين ص هي المقاومة الديناميكية ، وفي انحياز للأمام:

بحيث يتم إعادة كتابة (5):

نستنتج أنه في التحيز الأمامي ، تزداد سعة التشتت خطيًا مع التيار. في التحيز العكسي:

مؤكدا الحجج السابقة. من (5) نرى ذلك τ هو ثابت زمني للفرع السعوي ص ، ج_د، والتي هي على أي حال صغيرة على مقياس وقت الدائرة. في الواقع في الاستقطاب المباشر ص ≪ 1 ؛ في التحيز العكسي ج_د ≪ 1.

نموذج التحكم في الشحن من الصمام الثنائي pn

ترتبط المعادلة (4) خطيًا شدة التيار بالشحنة الكهربائية س، ويوفر ملف نموذج التحكم في الشحن من الصمام الثنائي pn. ترجع ميزة هذا التمثيل فيما يتعلق بخاصية الجهد الحالي إلى خطية (4). يتم الحفاظ على الخطية ، ولكن في بعض الأحيان ، إذا مررنا إلى تمثيل شحنة الجهد:

أين الخامس_γ هو جهد الإزاحة.

الصمام الثنائي تشوا

المقارنات الكهروميكانيكية

يوجد في دليل الويب الخاص بأرشيف مكتبة Wolfram ملف الرياضيات دفتر يحاكي سلوك الصمام الثنائي تشوا [1].

قمنا بإعادة صياغة هذه المفاهيم باستخدام ما يسمى ب المقارنات الكهروميكانيكية [2]: المعادلات التي تحكم سلوك سلسلة LC متطابقة رسميًا مع تلك المتعلقة بجسيم الكتلة م ملزمة بنابض مثالي من ثابت مرن كبشرط أن يكون معامل الاستقراء الذاتي إل تم استبداله بـ م (الذي يمثل الجمود) والقدرة ج مع مقلوب الثابت المرن. في وصف واقعي ، تحتوي دارة LC على مكون مقاوم R يتم اعتبار سلسلة RLC له. يتم تمثيل النظير الميكانيكي للمقاومة الأومية بالاحتكاك أو أفضل من خلال معامل اللزوجة ب.

الجهد الخامس (ر) المطبقة على سلسلة RLC يتم تمثيلها في النظام الميكانيكي المقابل بواسطة قوة تتغير بمرور الوقت وفقًا لنفس القانون.

لذلك في نموذج التحكم في الشحن ، أ ص الوصلة تعادل مكثف ذو سعة متغيرة كدالة للشحن س:

كأول تقدير تقريبي يمكننا النظر في الكميات ج_تي ، ج_د ثابت. في أي حال ، السعة ج لديه انقطاع محدود عند التقاطع. في المعادلة الكهروميكانيكية ، معامل تحريض ذاتي غير صفري إل لا مفر منه. في الواقع ، إذا كان كذلك إل = 0 ، سيفقد التكافؤ المذكور تناسقه الذاتي ، حيث سيكون هناك أ جسيم عديم الكتلة تخضع لمجال من القوى المرنة ، وهذا هراء (في نموذج الميكانيكا الكلاسيكية). ويترتب على ذلك أنه يجب علينا تقديم معامل تحريض ذاتي مناسب ، ثم مراعاة وجود مقاومة أوم. نستنتج أن تقاطع pn يعادل سلسلة RLC ، مع السعة ج متفاوتة حسب (10). في تحليلنا [3]، قمنا بإعداد المعادلة التفاضلية لحركة مذبذب خطي متعدد التعريف ، مخمدًا ومعرضًا لقوة دورية F (ر) = F_الأعلى الخطيئة Ωر – F_γ، أين F_γ هي الكمية المقابلة لجهد الإزاحة. من خلال إجراء الاستبدالات الناتجة عن القياس الكهروميكانيكي ، نصل إلى معادلة تفاضلية. من خلال التكامل مع الظروف الأولية المناسبة واستخدام البيانات من نفس الترتيب من حيث الحجم مثل تلك الموجودة في أرشيف مكتبة Wolfram ، توصلنا إلى نفس الاستنتاجات الموضحة في مخطط الطور في الشكل 4 الذي يوضح وجود جاذب غريب ، وفي مخطط التشعب (الشكل 5) ، وهو عنصر نموذجي للفوضى الحتمية.

مراجع

• سوبوتا ب ، جوزان م ، “حلبة تشوا”. ScienceDirect.com.
• Gantmacher FR ، Lezioni di meccanica analitica. محرر Riuniti.
• Colozzo M. ، التذبذبات الفوضوية في نظام كتلة زنبركي خطي متعدد الطوابق.
• ميلمان جيه ، جرابل أ. الإلكترونيات الدقيقة.
• سزي SM ، كوك ك. ، نغ فيزياء أجهزة أشباه الموصلات. وايلي.
• ولفرام س. مقدمة أولية للغة ولفرام.
• عربة س. ماثيماتيكا في العمل.
• Alligood KT ، Sauer TD ، Yorke JA CHAOS: مقدمة للأنظمة الديناميكية. سبرينغر
• Nahvi M. ، Edminister J. ، مخطط Schaum للدوائر الكهربائية
• ملاحظات علمية على إلكترونيات الطاقة