變容二極管或變容二極管主要用于射頻或射頻電路設計，以提供電壓控制的可變電容。

這些電子元件可以以多種方式使用，其中電容水平需要由電壓控制，沒有它們，我們在收音機、手機和許多其他設備中享有的許多功能將是不可能的。

變容二極管不僅可以用于電壓的模擬控制，例如在鎖相環中，還可以與微處理器結合使用，在微處理器中，可以數字方式產生電壓，然后轉換為模擬電壓，以通過使用數模轉換器ADC來控制二極管。

事實上，變容二極管的應用幾乎是無限的，它們被用于各種不同的電路用途，用于一般電子電路設計和射頻設計。

雖然使用了兩個名稱：變容二極管和變容二極管，但它們都是同一種形式的二極管。變容二極管這個名字的意思是可變電抗器或電抗，而變容電容的意思是可變電容（可變電容）。

雖然即使是普通的PN結二極管也可以作為變容二極管使用，但作為變容二極管購買的電子元件已經過特別優化，以提供所需的電容變化，這些變化往往比大多數標準PN結二極管的電容變化更大。

變容二極管應用

變容二極管廣泛用于許多射頻設計中。它們提供了一種通過施加控制電壓來改變電路內電容的方法。

這使它們具有幾乎獨特的功能，因此變容二極管被廣泛用于許多射頻電路設計中。它們是許多射頻設計中必不可少的電子元件。

盡管變容二極管或變容二極管可用于許多不同的電路，但它們在兩個主要領域都有用途：

壓控振蕩器、VCO：壓控振蕩器用于許多不同的射頻設計。一個主要領域是鎖相環內的振蕩器。反過來，它們可以用作FM解調器或頻率合成器。變容二極管是壓控振蕩器中的關鍵元件。

射頻濾波器：使用變容二極管可以調諧濾波器。在接收器前端電路中可能需要跟蹤濾波器，使濾波器能夠跟蹤輸入的接收信號頻率。同樣，這可以使用控制電壓進行控制。通常，這可以通過微處理器控制下通過數模轉換器提供。

頻率和相位調制器：變容二極管可用于頻率調制器和相位調制器。在調頻器中，它們可以放置在發生器內的諧振元件和施加到二極管的音頻上。這樣，它的電容會隨著音頻的變化而變化，導致信號頻率隨著電容的變化而上下移動，從而與音頻保持一致。

對于相位調制，固定頻率信號可以通過移相網絡傳遞，并且二極管并入 int his。同樣，音頻被施加到二極管上，這會導致相位隨著音頻變化而變化。

就使用變容二極管的電路而言，這些電路包括鎖相環振蕩器內，因此包括許多類型的頻率合成器。

鑒于這些電子元件允許通過使用數模轉換器、DAC 或 D2A 從可變電壓控制許多射頻電路，這使得微處理器能夠控制許多這些電子電路設計、濾波器、振蕩器等。

變容二極管甚至可以用于某些類型的諧波倍增器電路。

可變電容器的操作

了解變容二極管或變容二極管工作原理的關鍵是了解電容器是什么以及什么可以改變電容。從下圖可以看出，電容器由兩塊板組成，兩塊板之間有絕緣電介質。

。 . 。電容和可以存儲的電荷量取決于極板的面積和它們之間的距離。

電容器的電容取決于板的面積 - 面積越大，電容越大，以及它們之間的距離 - 距離越大，電容水平越小。

反向偏置二極管在 P 型區域和 N 型區域之間沒有電流流動。N型區和P型區可以導電，可以認為是兩塊板，它們之間的區域——耗盡區是絕緣電介質。這與上面的電容器完全相同。

與任何二極管一樣，如果反向偏置發生變化，耗盡區的大小也會發生變化。如果變容二極管或變容二極管上的反向電壓增加，則二極管的耗盡區增加，如果變容二極管上的反向電壓降低，則耗盡區變窄。因此，通過改變二極管上的反向偏置，可以改變電容。

變容二極管電容隨反向偏置的變化

變容二極管具有非線性電容曲線 - 變容二極管的電容與其兩端電壓的平方根成反比。這意味著反向電壓的初始變化比較高電壓下的電容變化要大得多。

變容二極管的典型電壓電容曲線

變容二極管或變容電路符號

變容二極管或變容二極管在電路圖或原理圖中顯示，使用組合了二極管和電容器符號的符號。這樣一來，很明顯，它被用作可變電容器而不是整流器。

變容二極管電路符號

在任何電子電路設計中工作時，都必須確保變容二極管保持反向偏置。這意味著陰極相對于陽極將是正的，即變容二極管的陰極將比陽極更正。這樣，變容二極管將充當電路中的電容器而不是二極管。

變容二極管等效電路

與任何其他組件一樣，變容二極管不是一個完美的電容器，而是包含各種雜散元件。變容二極管也是如此，因此，能夠將二極管建模為等效電路是很有用的。在電子電路設計中，需要了解和適應電容器和雜散元件。

變容二極管的等效電路

可以看出，變容二極管等效電路有幾個元件——不同的電路元件代表了使用二極管時看到的主要元件。

各種元素如下：

CJ（五）：變容二極管的這個元件代表實際的可變結電容，它是二極管所需的主要元件。

RS（五）：這是二極管內的串聯電阻，它根據施加的電壓而變化。

CP：該電路元件代表寄生電容，主要由基本二極管結本身周圍的電容產生。封裝內的連接線對此做出了貢獻。

LP：該串聯電容主要來自變容二極管封裝內的接線。雖然很小，但在高頻射頻電路中仍然很明顯。

二極管中引線的串聯電阻可以忽略不計，特別是當二極管在反向偏置下工作時，電容水平相對較小，因此串聯電阻影響不大。

變容二極管類型

在研究用于特定射頻應用的高性能變容二極管時，經常會看到術語“突變二極管”和“超突變容二極管”。

這些術語與結有關，因此與變容二極管的性能有關 - 超突變二極管，顧名思義，在摻雜中具有非常急劇的變化，從而產生非常突然的結 - 實際上它是一個超突變結！

變容二極管規格

雖然變容二極管由PN結形成，具有相同的基本特性，但需要一些特定的特征規格和參數來定義其作為可變電容的性能。

這些規格包括電容值和電容-電壓變化行為。

反向擊穿特性也非常重要，因為通常需要相當高的反向電壓才能將二極管的電容降低到最低值。

另一個非常重要的參數是二極管的質量因數或Q值，因為這會對整個電路的性能產生重大影響。低水平的 Q 值會降低濾波器的選擇性，或對使用變容二極管的振蕩器的相位噪聲產生不利影響。

變容二極管是非常有用的元件，可以以多種方式使用，尤其是在射頻電路中。通過改變電壓來控制電路內的電容有很多用途，并且能夠創建鎖相環、間接頻率合成器、各種類型的頻率和相位調制器以及許多其他電路等項目。

審核編輯：黃飛