DE1614763C3 - Elektronisch abstimmbare Kapazität und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronisch abstimmbare Kapazität nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der Zeitschrift »Electronics World« Band 75, 1966, Heft 6, Seiten 43 bis 46.

Es ist allgemein üblich, bei elektronischer Abstimmung von Schwingkreisen elektronisch abstimmbare Kapazitätsdioden zu verwenden. Diese ändern in Abhängigkeit von aef anliegenden Steuerspannung S ihren Kapazitätswert. Aufgrund der Änderung der Steuerspannung ist somit eine Änderung der Resonanzfrequenz eines Schwingkreises möglich. Da große Kapazitätsänderungen von Kapazitätsdioden bei kleineren Abstimmungsspannungen auftreten, wählt man

ίο die Steuerspannung bei Kapazitätsdioden bis zu Werten von ca. 2 Volt. Nun darf der zulässige Spitzenwert der Hochfrequenzspannung nicht so groß werden, daß die Dioden in den Durchlaßbereich gesteuert werden. Der Spitzenwert der Hochfrequenzspannung muß daher kleiner sein als die Steuerspannung plus der Diffusionsspannung der Diode. Bei Leistungskreisen treten jedoch häufig Hochfrequenzspannungen auf, deren Spitzenwert größer als die Steuerspannung der Kapazitätsdioden ist.

Um auch bei Leistungskreisen variable Kapazitäten ir. Form von Kapazitätsdioden einsetzen zu können, wurde bereits früher vorgeschlagen, mehrere Kapazitätsdioden hochfrequenzmäßig in Reihe und paarweise gegeneinander zu schalten und zu dieser Reihenschaitung, die für eine Aufteilung der Hochfrequenzspannung auf eine Vielzahl von Dioden sorgt, sovieie gleichartige Reihenschaltungen parallel zu schalten, wie Kapazitätsdioden in einer Reihenschaltung vorhanden sind. Bei dieser Anordnung sind alle Kapazitätsdioden gleichstrommäßig parallel geschaltet. Durch eine derartige Zusammenschaltung von mehreren Kapazitätsdioden erreichte man einmal, daß die durch die Zusammenschaltung gewonnene variable Kapazität einen höheren Spitzenwert der Hochfrequenzspannung verkraften kann, daß aber zum anderen sich die Gesamtanordnung bezüglich des Kapazitätswertes und der Kapazitätsänderung wie eine einzelne Kapazitätsdiode verhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronisch abstimmbare Kapazität anzugeben, die eine einfache und rationelle Integration einer Vielzahl von Dioden und Widerständen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die elektronisch abstimmbare Kapazität gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung soll im weiteren noch anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die Schaltung der elektronisch abstimmbaren Kapazität.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht den Aufbau der elektronisch abstimmbaren Kapazität.

F i g. 3 zeigt die fertige, in Kunststoff eingegossene Anordnung mit den vier Anschlüssen für die Steuerspannung und für die Hochfrequenzspannung.

Fig. 1 zeigt eine Anzahl hintereinandergeschalteter Dioden 1, die über die Anschlüsse 2 und 3 an die Hochfrequenzspannung anzuschließen sind. Die Dioden bestehen beispielsweise aus Silizium und weisen zwei Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps auf, die durch einen pn-Übergang voneinander getrennt sind. Die Dioden sind so paarweise gegeneinander geschaltet, daß jeweils die Zonen des gleichen Leistungstyps zweier benachbarter Dioden aneinander grenzen. Die Verbindungsstellen 4 zwischen den Dioden sind wechselweise über Widerstände 5 so mit den Steuerleitungen 6 und 7 verbunden, daß beim Anlegen einer Gleichspannung an die Endkontakte 8 und 9 der Steuerleitungen alle Dioden in Sperrichtung vorgespannt sind. Die Widerstände 5 sind relativ hochohmig; ihr Widerstandswert beträgt in der Schaltung nach Fig. 1 beispielsweise 10

KOhm. Durch die Stabilisierungswiderstände 5 wird erzielt, daß die Steuerspannung auch beim Ausfall der einen oder der anderen Diode nicht zusammenbricht, sondern die Anordnung weiterhin funktionsfähig bleibt.

F i g. 2 zeigt, wie die Schaltung nach F i g. 1 auf rationeile und einfache Weise in Form eines einzigen Bauelements hergestellt wird. Eine Trägerplatte 10 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Aluminiumoxid (AI2O3). Auf dieser Keramikplatte befinden sich die Widerstände 5 (F i g. 1), die Steuerleitung 6 und die Kontaktflächen 4 zum Anschluß der Dioden, die entweder aufgedampft oder nach dem Siebdruckverfahren auf die isolierende Trägerplatte aufgebracht werden. Der Res: der Widerstände 5 sowie die Steuerleitung 7 befinden sich auf der Rückseite der Keramikplatte 10 und sind in der F i g. 2 nicht sichtbar.

Vorteilhafterweise geht man dabei so vor, daß auf aie eine Seite der flachen Trägerplatte 10 die Widerstände 5, aufgebracht werden, die mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle zu verbinden sind. Dann wird auch die Steuerleitung 6 auf diese Seite der Isolierplatte in Form einer aufgedampften oder aufgedruckten Leitbahn aufgebracht und mit dem einen Ende der Widerstände 5 verbunden. Das andere Ende der Widerstände endet jeweils in einem großflächigen Anschlußkontakt 4, die gleichfalls auf die Isolierplatte entweder aufgedampft oder aufgedruckt werden. Diese Anschlußkontakte 4, die den Verbindungsstellen 4 der Fig. 1 entsprechen, sind für den elektrischen Anschluß der Widerstände 5 an die Dioden 1 vorgesehen. Auf die andere Seite der isolierenden Trägerplatte 10 werden die Widerstände aufgebracht, die an den negativen Pol der Steuer-Gleichspannung anzuschließen sind. Folglich befindet sich auf dieser den Widerständen 5 gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 10 auch die Steuerleitung 7 (Fig. 1). Die Anschlußkontakte 4 an die Widerstände sind ferner mit plattenförmigen Kontaktelementen 11 verbunden. Um eine günstige Kontaktierung der Dioden zu ermöglichen, sind die Anschlußkontakte der Widerstände auf der Vorder- und der Rückseite der Trägerplatte 10 gegeneinander versetzt, so daß jeweils ein an der Unterseite der Trägerplatte 10 befestigtes Kontaktelement 12 zwischen zwei an der Oberseite der Trägerplatte 10 befestigten Kontaktelementen 13 und 14 angeordnet ist. Durch jedes Kontaktelement (12, 13, 14) werden jeweils die Zonen (15 und 16) vom gleichen Leitungstyp zweier im Leitungszug der Schaltung nach F i g. 1 benachbarter Dioden kontaktiert. Dadurch erhält man die in F i g. 2 dargestellte Anordnung, bei der jeweils die aneinander angrenzenden Zonen der im Leitungszug benachbarten Dioden ein gemeinsames Kontaktelement aufweisen, das über einen Widerstand mit der zugehörigen Steuerleitung verbunden ist. Die Steuerleitungen enden auf der Trägerplatte in aufgedampften oder aufgedruckten Kontaktflächen (8, 9), an die Anschlüsse für das Gesamtbauelement anzubringen sind. Das jeweils letzte plattenförmige Kontaktelement (2, 3) im Leitungszug der in Reihe geschalteten Dioden dient als Anschlußelektrode für die Hochfrequenzspannung.

Die plattenförmigen Kontaktelemente (12, 13, 14), durch die die Dioden einerseits miteinander verschaltet und andererseits über Widerstände mit den Steuerleitungen verbunden sind, bestehen vorteilhafterweise aus vergoldeten Nickelbiechen, die beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm dick sind. Zur Verbindung der Dioden mit den Nickelblechen wird jeweils eine Lötfolie 17 verwendet, die beispielsweise bei Siliziumdioden aus Gold oder aus einer Gold-Germanium-Verbindung besteht. Die auf die isolierende Trägerplatte 10 aufgedampften oder aufgedruckten Widerstände sind zur vorteilhaften Flächenausnutzung mäanderförmig ausgebildet.

Fig.3 zeigt das fertiggestellte Bauelement mit einer Reihe hochfrequenzmäßig hintereinandergeschalteter Dioden. Die Zahl der Dioden kann entsprechend der maximal auftretenden Hochfrequenzspannung beliebig variiert werden. Gemäß F i g. 3 wird die Diodenanordnung nach F i g. 2 in einen isolierenden Stoff 18 eingegossen, der aushärtbar ist und der Halbleiteranordnung mechanische Stabilität und einen die Anordnung sichernden Abschluß nach außen verleiht. Als Isolierstoffmaterial eignet sich beispielsweise Epoxidharz. Aus dem Kunststoffgehäuse 18 ragen die Anschlüsse 2 und 3 an die Diodenkette heraus, an die die Hochfrequenzspannu.ig anzuschließen ist, während die Anschlüsse 8 und 9, die an die Steuerleitungen auf der Unter- und der Oberseite der isolierenden Platte 10 (F i g. 2) angelötet sind, für den Anschluß der Gleichoder Steuerspannung vorgesehen sind.

Da durch die Reihenschaltung der Dioden die Kapazität der Gesamtanordnung kleiner als die einer einzigen Kapazitätsdiode ist, kann man durch hochfrequenzmäßige Parallelschaltung mehrerer Anordnungen nach Fig.3 die Gesamtkapazität wieder erhöhen. Werden soviele Anordnungen parallelgeschaltet wie in einer einzigen Anordnung Dioden hintereinandergeschaltet sind, so erhält man als Gesamtkapazität die Kapazität einer einzelnen Diode.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisch abstimmbare Kapazität aus gieichstrommäßig parallel geschalteten Dioden, die hochfrequenzrnäßig in Reihe und paarweise gegeneinander geschaltet sind, bei der die Verbindungsstelle zwischen zwei Dioden über einen Widerstand mit einer, allen Dioden gemeinsamen Steuerleitung zur Zuführung einer Gleichspannung verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, daß alle Verbindungsstellen (4) zwischen jeweils zwei Dioden (!) über je einen gesonderten Widerstand (5) — von Verbindungsstelle zu Verbindungsstelle abwechselnd — mit einer der beiden, allen Diode:: gemeinsamen Steuerleitungen (6 bzw. 7) verbunder sind und daß die Widerstände (5) und die Steuerleitungen (6 bzw. 7) auf einer isolierenden Platte (10) untergebracht und die jeweils aneinandei grenzenden Zonen zweier benachbarter Dioden vom gleichen Leitungstyp über ein gemeinsame-Kontaktelement (12) mit dem Kontakt des zugehörigen Widerstandes (5) auf der isolierenden Platte (10. verbunden sind.

2. Elektronisch abstimmbare Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (6) zum positiven Pol der Steuerspannung und die mit ihr verbundenen Widerstände (5) auf der einen Seite und die Steuerleitung (7) zum negativen Pol der Steuerspannung und die mit ihr verbundenen Widerstände (5) auf der anderen Seite der isolierenden Platte (10) untergebracht sind.

3. Elektronisch abstimmbare Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (11), die die Dioden (1) mit den Widerständen (5) auf der isolierenden Platte (10) verbinden, aus vergoldeten Nickelblechen bestehen.

4. Elektronisch abstimmbare Kapazität nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (5) zwischen den Dioden (1) und den Steüerleitungen (6, 7) mehrere Kiloohm groß sind.

5. Verfahren zur Herstellung der elektronisch abstimmbaren Kapazität nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (6, 7), Widerstände (5) und Kontaktelemente (11) mit Hilfe der Siebdrucktechnik auf die isolierende Platte (10) aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) aufgebracht werden.

6. Verfahren zur Herstellung der elektronisch abstimmbaren Kapazität nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Dioden (1) der isolierenden Platte (10) und den Kontaktelementen (11 -14) zwischen den Widerständen (5) auf der isolierenden Platte (10) und den Dioden (1) in einen isolierenden Stoff aus einem aushärtbaren Material eingegossen wird, aus dem Anschlüsse (8, 9) an die Steuerieitungen (6, 7) und Anschlüsse (2, 3) der Dioden (1) herausragen.