Apa itu Dioda Varaktor?
Dioda Varaktor
Dioda varaktor didefinisikan sebagai dioda junction p-n yang dibias terbalik (reverse-biased) dengan kapasitas yang dapat diubah secara elektrik. Dioda-dioda ini juga dikenal sebagai varicaps, dioda penyetel, dioda kapasitor variabel tegangan, dioda parametrik, dan dioda kapasitor variabel.
Operasi dari junction p-n bergantung pada jenis bias yang diterapkan, baik maju (forward) atau terbalik (reverse). Dalam bias maju, lebar daerah deplesi berkurang seiring bertambahnya tegangan.
Di sisi lain, lebar daerah deplesi terlihat bertambah dengan bertambahnya tegangan yang diterapkan dalam skenario bias terbalik.
Dalam bias terbalik, junction p-n berperilaku seperti kapasitor. Lapisan p dan n berfungsi sebagai pelat-pelat kapasitor, dan daerah deplesi berfungsi sebagai dielektrik yang memisahkan keduanya.
Oleh karena itu, rumus untuk menghitung kapasitansi kapasitor pelat paralel juga dapat diterapkan pada dioda varaktor.
Kapasitansi dioda varaktor dapat dinyatakan secara matematis sebagai:
Dimana,
Cj adalah kapasitansi total dari junction.
ε adalah permissivitas material semikonduktor.
A adalah luas penampang junction.
d adalah lebar daerah deplesi.
Selanjutnya, hubungan antara kapasitansi dan tegangan bias terbalik diberikan sebagai
Dimana,
Cj adalah kapasitansi dioda varaktor.
C adalah kapasitansi dioda varaktor ketika tidak dibias.
K adalah konstanta, sering dianggap 1.
Vb adalah potensial hambatan.
VR adalah tegangan terbalik yang diterapkan.
m adalah konstanta yang bergantung pada bahan.
Selain itu, ekivalen rangkaian listrik dari dioda varaktor dan simbolnya ditunjukkan pada Gambar 2.
Ini menunjukkan bahwa frekuensi operasi maksimum rangkaian bergantung pada resistansi seri (Rs) dan kapasitansi dioda, yang dapat diberikan secara matematis sebagai
Selain itu, faktor kualitas dioda varaktor diberikan oleh persamaan
Dimana, F dan f masing-masing mewakili frekuensi pemotongan dan frekuensi operasi.
Sebagai hasilnya, dapat disimpulkan bahwa kapasitansi dioda varaktor dapat diubah dengan mengubah magnitudo tegangan bias terbalik karena hal tersebut mengubah lebar daerah deplesi, d. Juga jelas dari persamaan kapasitansi bahwa d berbanding terbalik dengan C. Ini berarti bahwa kapasitansi junction dioda varaktor berkurang dengan bertambahnya lebar daerah deplesi yang disebabkan oleh peningkatan tegangan bias terbalik (VR), seperti yang ditunjukkan oleh grafik pada Gambar 3. Sementara itu penting untuk dicatat bahwa meskipun semua dioda menunjukkan sifat yang sama, dioda varaktor diproduksi khusus untuk mencapai tujuan tersebut. Dengan kata lain, dioda varaktor diproduksi dengan tujuan untuk mendapatkan kurva C-V yang pasti, yang dapat dicapai dengan mengontrol tingkat doping selama proses produksi. Berdasarkan hal ini, dioda varaktor dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu dioda varaktor tiba-tiba dan dioda varaktor sangat tiba-tiba, tergantung pada apakah junction p-n didoping secara linier atau non-linier (berturut-turut).
Aplikasi
Rangkaian AFC
Menyesuaikan rangkaian jembatan
Filter bandpass yang dapat disesuaikan
Oscillator Kontrol Tegangan (VCOs)
Penggeser fase RF
Multiplikator frekuensi
