Què és un díode varactor?
Què és un díode varactor?
Díode Varactor
Un díode varactor es defineix com un díode de junta p-n polaritzat en inversa la capacitat del qual es pot variar elèctricament. Aquests díodes també són coneguts com a varicaps, díodes de sintonia, díodes capacitadors variables amb tensió, díodes paramètrics i díodes capacitadors variables.
El funcionament de la junta p-n depèn del tipus de polarització aplicada, ja sigui en directa o en inversa. En polarització en directa, l'amplària de la regió de depleció disminueix quan augmenta la tensió.
Per altra banda, l'amplària de la regió de depleció s'observa que augmenta amb l'augment de la tensió aplicada en el cas de polarització en inversa.
En polarització en inversa, la junta p-n es comporta com un capacitor. Les capes p i n actuen com les plaques del capacitor, i la regió de depleció serveix com a dielèctric que les separa.
Per tant, la fórmula per calcular la capacitat d'un capacitor de plaques paral·leles també es pot aplicar al díode varactor.
La capacitat d'un díode varactor es pot expressar matemàticament com:
On,
Cj és la capacitat total de la junta.
ε és la permittivitat del material semiconductor.
A és l'àrea transversal de la junta.
d és l'amplària de la regió de depleció.
Més endavant, la relació entre la capacitat i la tensió de polarització en inversa es dóna com
On,
Cj és la capacitat del díode varactor.
C és la capacitat del díode varactor quan no està polaritzat.
K és una constant, sovint considerada com a 1.
Vb és el potencial de barreira.
VR és la tensió inversa aplicada.
m és una constant dependent del material.
A més, el circuit elèctric equivalent d'un díode varactor i el seu símbol es mostren a la Figura 2.
Això indica que la freqüència màxima d'operació del circuit depèn de la resistència en sèrie (Rs) i la capacitat del díode, que es pot donar matemàticament com
A més, el factor de qualitat del díode varactor es dóna per l'equació
On, F i f representen la freqüència de tall i la freqüència d'operació, respectivament.
Com a resultat, es pot concloure que la capacitat del díode varactor es pot variar canviant la magnitud de la tensió de polarització en inversa, ja que aquesta canvia l'amplària de la regió de depleció, d. També és evident a partir de l'equació de la capacitat que d és inversament proporcional a C. Això significa que la capacitat de junta del díode varactor disminueix amb l'augment de l'amplària de la regió de depleció causada per l'augment de la tensió de polarització en inversa (VR), tal com mostra el gràfic de la Figura 3. És important notar, però, que tots els díodes presenten aquesta propietat similar, però els díodes varactor es fabricen especialment per assolir aquest objectiu. En altres paraules, els díodes varactor es fabricen amb l'intenció d'obtenir una corba C-V definida, que es pot aconseguir controlant el nivell de dopatge durant el procés de fabricació. Depenent d'això, els díodes varactor es poden classificar en dos tipus: díodes varactor abrupts i díodes varactor hiper-abrupts, segons si el díode de junta p-n està dopat linealment o no linealment (respectivament).
Aplicacions
Circuits AFC
Ajustos de circuits pont
Filtres de passa-banda ajustables
Oscil·ladors controlats per tensió (VCOs)
Desplaçadors de fase RF
Multiplicadors de freqüència
