Diodo Varicap

El diodo Varicap conocido como diodo de capacidad variable o varactor, es un diodo que aprovecha determinadas técnicas constructivas para comportarse, ante variaciones de la tensión aplicada, como un condensador variable.

Polarizado en inversa, este dispositivo electrónico presenta características que son de suma utilidad en circuitos sintonizados (L-C), donde son necesarios los cambios de capacidad.

Funcionamiento

El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensado variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V.

La capacidad formada en extremos de la unión PN puede resultar de suma utilidad cuando, al contrario de lo que ocurre con los diodos de RF, se busca precisamente utilizar dicha capacidad en provecho del circuito en el cual está situado el diodo.

Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un condensador de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un condensador con muy bajas pérdidas. Si aumentamos la tensión de polarización inversa las capas de carga del diodo se espacian lo suficiente para que el efecto se asemeje a una disminución de la capacidad del hipotético condensador (similar al efecto producido al distanciar las placas de un condensador estándar).

La capacitancia es función de la tensión aplicada al diodo. Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye, Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta.

 

Aplicación

Los varactores se utilizan como condensadores controlados por voltaje.

Ellos son comúnmente utilizados en:

  • Osciladores controlados por voltaje.
  • Amplificadores paramétricos.
  • Multiplicadores de frecuencia.
Osciladores controlados por voltaje

También tienen muchas aplicaciones tales como:

  1. Modulación de frecuencia para los transmisores de FM.
  2. Bucles de enganche de fase.
Bucles de enganche de fase
Utilizados por los sintonizadores de frecuencia en radios, televisores y teléfonos celulares.

El varicap fue desarrollado por la filial del Pacífico Semiconductor del Ramo Wooldridge Corporation, que recibió una patente para el dispositivo en junio de 1961. El nombre del dispositivo también fue registrado como el “Varicap” por TRW Semiconductores, el sucesor del Pacífico Semiconductores, en octubre de 1967. esto ayuda a explicar los diferentes nombres para el dispositivo, ya que entró en uso.

 

Curva característica del diodo varicap

Curva característica del diodo varicap

 

Su modo de operación depende de la capacitancia que existe en la unión P-N cuando el elemento está polarizado inversamente. En condiciones de polarización inversa, se estableció que hay una región sin carga en cualquiera de los lados de la unión que en conjunto forman la región de agotamiento y definen su ancho Wd. La capacitancia de transición (CT) establecida por la región sin carga se determina mediante:

CT = E (A/Wd) donde E es la permitibilidad de los materiales semiconductores, A es el área de la unión P-N y Wd el ancho de la región de agotamiento.

Conforme aumenta el potencial de polarización inversa, se incrementa el ancho de la región de agotamiento, lo que a su vez reduce la capacitancia de transición. El pico inicial declina en CT con el aumento de la polarización inversa. El intervalo normal de VR para [diodo]s varicap se limita aproximadamente 20V. En términos de la polarización inversa aplicada, la capacitancia de transición se determina en forma aproximada mediante: CT = K / (VT + VR)n

dónde:

  • K = constante determinada por el material semiconductor y la técnica de construcción.
  • VT = potencial en la curva según se definió en la sección
  • VR = magnitud del potencial de polarización inversa aplicado
  • n = ½ para uniones de aleación y 1/3 para uniones de difusión

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