¿Qué es un diodo varactor?
¿Qué es un diodo varactor?
Diodo Varactor
Un diodo varactor se define como una unión p-n polarizada en inversa cuya capacitancia puede variarse eléctricamente. Estos diodos también se conocen como varicaps, diodos de sintonización, diodos de capacitancia variable con voltaje, diodos paramétricos y diodos de capacitancia variable.
El funcionamiento de la unión p-n depende del tipo de polarización aplicada, ya sea directa o inversa. En polarización directa, el ancho de la región de agotamiento disminuye a medida que aumenta el voltaje.
Por otro lado, el ancho de la región de agotamiento se ve incrementado con el aumento del voltaje aplicado en el caso de la polarización inversa.
En polarización inversa, la unión p-n se comporta como un capacitor. Las capas p y n actúan como las placas del capacitor, y la región de agotamiento sirve como el dieléctrico que las separa.
Por lo tanto, la fórmula para calcular la capacitancia de un capacitor de placas paralelas también se puede aplicar al diodo varactor.
La capacitancia de un diodo varactor se puede expresar matemáticamente como:
Donde,
Cj es la capacitancia total de la unión.
ε es la permitividad del material semiconductor.
A es el área transversal de la unión.
d es el ancho de la región de agotamiento.
Además, la relación entre la capacitancia y el voltaje de polarización inversa se da como
Donde,
Cj es la capacitancia del diodo varactor.
C es la capacitancia del diodo varactor cuando no está polarizado.
K es la constante, a menudo considerada como 1.
Vb es el potencial de barrera.
VR es el voltaje inverso aplicado.
m es la constante dependiente del material.
Además, el circuito eléctrico equivalente de un diodo varactor y su símbolo se muestran en la Figura 2.
Esto indica que la frecuencia máxima de operación del circuito depende de la resistencia en serie (Rs) y la capacitancia del diodo, que se puede dar matemáticamente como
Además, el factor de calidad del diodo varactor se da por la ecuación
Donde, F y f representan la frecuencia de corte y la frecuencia de operación, respectivamente.
Como resultado, se puede concluir que la capacitancia del diodo varactor puede variarse variando la magnitud del voltaje de polarización inversa, ya que varía el ancho de la región de agotamiento, d. También es evidente de la ecuación de capacitancia que d es inversamente proporcional a C. Esto significa que la capacitancia de la unión del diodo varactor disminuye con el aumento del ancho de la región de agotamiento causado por el aumento del voltaje de polarización inversa (VR), como se muestra en el gráfico de la Figura 3. Sin embargo, es importante notar que, aunque todos los diodos exhiben esta propiedad similar, los diodos varactor se fabrican especialmente para lograr este objetivo. En otras palabras, los diodos varactor se fabrican con la intención de obtener una curva C-V definida, que se puede lograr controlando el nivel de dopaje durante el proceso de fabricación. Dependiendo de esto, los diodos varactor se pueden clasificar en dos tipos, a saber, diodos varactor abruptos y diodos varactor hiper-abruptos, según si el diodo de unión p-n está dopado linealmente o no linealmente (respectivamente).
Aplicaciones
Circuitos AFC
Ajuste de circuitos puente
Filtros pasabanda ajustables
Osciladores controlados por voltaje (VCOs)
Desfasadores RF
Multiplicadores de frecuencia
