Diodo varactor es un sesgo inverso diodo de unión p-n…cuyo… capacitancia puede variar eléctricamente. Como resultado, estos diodos también se denominan varicaps, diodos de sintonía, diodos de condensador variable de voltaje, diodos paramétricos y diodos de condensador variable. Es bien sabido que el funcionamiento de los unión p-n depende del sesgo aplicado, que puede ser hacia adelante o hacia atrás en la característica. También se observa que la extensión de la región de agotamiento en la unión p-n disminuye a medida que el voltaje aumenta en caso de sesgo hacia adelante. Por otra parte, se observa que la amplitud de la región de agotamiento aumenta con el aumento de la voltaje para el escenario de sesgo inverso.
En tales condiciones, el unión p-n puede considerarse análogo a un condensador (Figura 1) donde las capas p y n representan las dos placas del condensador mientras que la región de agotamiento actúa como un dieléctrico que las separa.
Por lo tanto, se puede aplicar la fórmula utilizada para calcular la capacitancia de un condensador de placa paralela incluso a la diodo varactor.
Por lo tanto, la expresión matemática de la capacidad del diodo varactor viene dada por
Dónde,
Cj es la capacitancia total de la unión.
es la permitividad de la semiconductor material.
A es el área de la sección transversal de la unión.
d es el ancho de la región de agotamiento.
Además, la relación entre la capacidad y el voltaje de polarización inversa se da como
Dónde,
Cj es la capacitancia del diodo varactor.
C es la capacitancia del diodo varactor cuando es imparcial.
K es la constante, a menudo considerada como 1.
Vb es la barrera potencial.
VR es el voltaje inverso aplicado.
m es la constante dependiente del material.
Además, el circuito eléctrico equivalente a un diodo varactor y su símbolo se muestran en la figura 2. Esto indica que la frecuencia máxima de funcionamiento del circuito depende de la resistencia en serie (Rs) y la capacitancia de los diodos, que puede ser dada matemáticamente como
Además, el factor de calidad del diodo varactor viene dado 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 a partir de la ecuación de capacitancia que d es inversamente proporcional a C. Esto significa que la capacitancia de unión de la diodo varactor disminuye con un aumento de la anchura de la región de agotamiento causado por un aumento del voltaje de polarización inversa (VR), como se muestra en el gráfico de la figura 3. Mientras tanto, es importante señalar que aunque todos los diodos exhiben la misma propiedad, los diodos varactores se fabrican especialmente para lograr el objetivo. En otras palabras, los diodos varactores se fabrican con la intención de obtener una curva C-V definida que puede lograrse controlando el nivel de dopaje durante el proceso de fabricación. En función de ello, los diodos varactores pueden clasificarse en dos tipos: diodos varactores abruptos y diodos varactores hiperabruptos, dependiendo de si el diodo de unión p-n está dopado de forma lineal o no lineal (respectivamente).
Estos diodos varactores son ventajosos ya que son de tamaño compacto, económicos, fiables y menos propensos al ruido en comparación con otros diodos. Por lo tanto, se utilizan en
- Circuitos de sintonía para reemplazar el viejo estilo de sintonía de condensador variable de la radio FM
- Pequeños circuitos de control remoto
- Circuitos tanque de receptor o transmisor para auto-sintonización como en el caso de la TV
- Modulación y demodulación de la señal.
- Multiplicadores de frecuencia de microondas como un componente del circuito resonante LC
- Amplificadores paramétricos de microondas de muy bajo ruido
- Los circuitos AFC
- Ajustar los circuitos del puente
- Filtros pasabanda ajustables
- Osciladores controlados por voltaje (VCO)
- Cambiadores de fase RF
- Multiplicadores de frecuencia
