O que é um Diodo Varicap?

O que é um Diodo Varicap?

Diodo Varicap

Um diodo varicap é definido como um diodo de junção p-n polarizado inversamente cuja capacitância pode ser variada eletricamente. Esses diodos também são conhecidos como varicaps, diodos de sintonia, diodos capacitores de tensão variável, diodos paramétricos e diodos capacitores variáveis.

O funcionamento da junção p-n depende do tipo de polarização aplicada, seja direta ou inversa. Na polarização direta, a largura da região de depleção diminui à medida que a tensão aumenta.

Por outro lado, na situação de polarização inversa, observa-se que a largura da região de depleção aumenta com o aumento da tensão aplicada.

Na polarização inversa, a junção p-n se comporta como um capacitor. As camadas p e n atuam como as placas do capacitor, e a região de depleção serve como o dielétrico que as separa.

Portanto, a fórmula para calcular a capacitância de um capacitor de placas paralelas também pode ser aplicada ao diodo varicap.

A capacitância de um diodo varicap pode ser expressa matematicamente como:

Onde,

Cj é a capacitância total da junção.

ε é a permissividade do material semicondutor.

A é a área da seção transversal da junção.

d é a largura da região de depleção.

Além disso, a relação entre a capacitância e a tensão de polarização inversa é dada por

Onde,

Cj é a capacitância do diodo varicap.

C é a capacitância do diodo varicap quando não polarizado.

K é a constante, geralmente considerada como 1.

Vb é o potencial de barreira.

VR é a tensão inversa aplicada.

m é a constante dependente do material.

Além disso, o equivalente circuito elétrico de um diodo varicap e seu símbolo são mostrados na Figura 2.

Isso indica que a frequência máxima de operação do circuito depende da resistência em série (Rs) e da capacitância do diodo, que pode ser dada matematicamente como

Além disso, o fator de qualidade do diodo varicap é dado pela equação

Onde, F e f representam a frequência de corte e a frequência de operação, respectivamente.

Como resultado, pode-se concluir que a capacitância do diodo varicap pode ser variada variando a magnitude da tensão de polarização inversa, pois isso varia a largura da região de depleção, d. Também é evidente da equação de capacitância que d é inversamente proporcional a C. Isso significa que a capacitância da junção do diodo varicap diminui com o aumento da largura da região de depleção causada pelo aumento da tensão de polarização inversa (VR), como mostrado no gráfico da Figura 3. É importante notar que, embora todos os diodos exibam essa propriedade, os diodos varicap são fabricados especialmente para atingir esse objetivo. Em outras palavras, os diodos varicap são fabricados com a intenção de obter uma curva C-V definida, o que pode ser alcançado controlando o nível de dopagem durante o processo de fabricação. Dependendo disso, os diodos varicap podem ser classificados em dois tipos, a saber, diodos varicap abruptos e diodos varicap hiper-abruptos, dependendo se o diodo de junção p-n é dopado linearmente ou não-linearmente (respectivamente).

Aplicações

• Circuitos AFC

• Ajuste de circuitos de ponte

• Filtros passa-faixa ajustáveis

• Osciladores Controlados por Tensão (VCOs)

• Desfasadores RF

• Multiplicadores de frequência