Cosa è un diodo varattore?

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Cos'è un diodo varattore?

Diodo Varattore

Un diodo varattore è definito come un giunzione p-n polarizzata in inverso la cui capacità può essere variata elettricamente. Questi diodi sono anche noti come varicaps, diodi di sintonia, diodi con capacità variabile in tensione, diodi parametrici e diodi con capacità variabile.

Il funzionamento della giunzione p-n dipende dal tipo di polarizzazione applicata, sia essa diretta o inversa. In polarizzazione diretta, lo spessore della regione di depletazione diminuisce al crescere della tensione.

D'altra parte, lo spessore della regione di depletazione aumenta con l'aumentare della tensione applicata nel caso di polarizzazione inversa.

In polarizzazione inversa, la giunzione p-n si comporta come un condensatore. I livelli p e n agiscono come le armature del condensatore, mentre la regione di depletazione serve da dielettrico che li separa.

Pertanto, la formula per calcolare la capacità di un condensatore a placche parallele può essere applicata anche al diodo varattore.

La capacità di un diodo varattore può essere espressa matematicamente come:

Dove,

Cj è la capacità totale della giunzione.

ε è la permittività del materiale semiconduttore.

A è l'area sezione della giunzione.

d è lo spessore della regione di depletazione.

Inoltre, la relazione tra la capacità e la tensione di polarizzazione inversa è data da

Dove,

Cj è la capacità del diodo varattore.

C è la capacità del diodo varattore quando non è polarizzato.

K è una costante, spesso considerata pari a 1.

Vb è il potenziale di barriera.

VR è la tensione inversa applicata.

m è una costante dipendente dal materiale.

Inoltre, l'equivalente circuitale di un diodo varattore e il suo simbolo sono mostrati nella Figura 2.

Questo indica che la frequenza massima di funzionamento del circuito dipende dalla resistenza in serie (Rs) e dalla capacità del diodo, che può essere data matematicamente come

Inoltre, il fattore di qualità del diodo varattore è dato dall'equazione

Dove, F e f rappresentano rispettivamente la frequenza di taglio e la frequenza di funzionamento.

Di conseguenza, si può concludere che la capacità del diodo varattore può essere variata variando la magnitudine della tensione di polarizzazione inversa, poiché questa varia lo spessore della regione di depletazione, d. Inoltre, risulta evidente dall'equazione della capacità che d è inversamente proporzionale a C. Ciò significa che la capacità di giunzione del diodo varattore diminuisce con l'aumentare dello spessore della regione di depletazione causato dall'aumento della tensione inversa (VR), come mostrato dal grafico nella Figura 3. È importante notare, tuttavia, che sebbene tutti i diodi presentino una proprietà simile, i diodi varattore sono prodotti specificatamente per ottenere tale obiettivo. In altre parole, i diodi varattore sono prodotti con l'intento di ottenere una curva C-V definita, che può essere raggiunta controllando il livello di dopaggio durante il processo di fabbricazione. A seconda di questo, i diodi varattore possono essere classificati in due tipi, ovvero diodi varattore bruschi e diodi varattore iper-bruschi, a seconda che la giunzione p-n sia dopata linearmente o non-linearmente (rispettivamente).