Diodo varactor

Diodo varactor es un diodo de unión p-n con polarización inversa, cuyoLa capacitancia se puede variar eléctricamente. Como resultado, estos diodos también se denominan varicaps, diodos de sintonía, diodos de condensador de voltaje variable, diodos paramétricos y diodos de capacitor variable. Es bien sabido que el funcionamiento de la unión p-n depende de la polarización aplicada, que puede ser de característica directa o inversa. También se observa que el intervalo de la región de agotamiento en la unión p-n disminuye a medida que aumenta el voltaje en caso de polarización directa. Por otro lado, se ve que el ancho de la región de agotamiento aumenta con un aumento en el voltaje aplicado para el escenario de polarización inversa.

Bajo tal condición, la unión p-n puede serse considera que es análogo a un capacitor (Figura 1) donde las capas p y n representan las dos placas del capacitor 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 para la capacitancia del diodo varactor está dada por

Dónde,
do_j Es la capacitancia total de la unión.
ε es la permitividad del material semiconductor.
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 capacitancia y la tensión de polarización inversa se da como

Dónde,
do_j Es la capacitancia del diodo varactor.
C es la capacitancia del diodo varactor cuando no es imparcial.
K es la constante, a menudo considerada como 1.
V_segundo Es la barrera potencial.
V_R Es la tensión inversa aplicada.
m es la constante dependiente del material.

Además, el circuito eléctrico equivalente a un diodo varactor y su símbolo se muestra en la Figura 2. Esto indica que la frecuencia máxima de funcionamiento del circuito depende de la resistencia en serie (R_s) y la capacitancia del diodo, que se puede dar 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 laLa capacitancia del diodo varactor puede variarse variando la magnitud de la tensión de polarización inversa a medida 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 en el ancho de la región de agotamiento debido a un aumento en la tensión de polarización inversa (V_R), como se muestra en el gráfico de la Figura 3. Mientras tanto, es importante tener en cuenta que aunque todos los diodos tienen una propiedad similar, los diodos varactor se fabrican especialmente para lograr el 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. Según esto, los diodos varactor pueden clasificarse en dos tipos, a saber, diodos varactor abruptos y diodos varactor súper abruptos, dependiendo de si el diodo de unión p-n está dopado lineal o no linealmente (respectivamente).

Estas diodos varactor son ventajosos ya que son compactos en tamaño, económicos, confiables y menos propensos al ruido en comparación con otros diodos. Por lo tanto, se utilizan en

1. Circuitos de sintonización para reemplazar la sintonía de condensador variable de estilo antiguo de la radio FM
2. Pequeños circuitos de control remoto.
3. Circuitos del tanque del receptor o transmisor para auto-ajuste como en el caso de TV
4. Modulación de la señal y demodulación.
5. Multiplicadores de frecuencia de microondas como componente del circuito resonante LC
6. Amplificadores paramétricos de microondas de muy bajo ruido.
7. Circuitos de AFC
8. Ajuste de circuitos puente.
9. Filtros de paso de banda ajustables
10. Osciladores controlados por voltaje (VCO)
11. Desplazadores de fase RF
12. Multiplicadores de frecuencia