Diode cu capacitate variabila

Diode cu capacitate variabila

Diodele cu capacitate variabila sau varicap sunt diode speciale, de mica putere, destinate acordului automat al unui circuit oscilant din circuite electronice oscilatoare, modulatoare de faza si de frecventa si din anumite tipuri de amplificatoare si filtre (in domeniul VHF si UHF). Structura unei diode varicap contine o jonctiune PN hiperabrupta din siliciu sau din arseniura de galiu. Efectul pe care se bazeaza constructia acestui tip de diode este acela de capacitate variabila, comandata de tensiunea de polarizare inversa a jonctiunii PN. Simbolurile grafice utilizate pentru reprezentarea unei diode varicap evidentiaza aceasta proprietate a componentei (fig. 1).

Fig. 1. Simboluri grafice pentru dioda cu capacitate variabila

Caracteristica statica a diodei varicap nu difera ca alura de aceea a unei diode redresoare de aceeasi putere (fig. 2a). Pentru un p.s.f. fixat pe ramura caracteristicii din cadranul III, capacitatea de bariera are expresia

(1)

Fig. 2. a. Caracteristica statica a diodei; b. Dependenta capacitatii totale de tensiunea inversa aplicata

Capacitatea jonctiunii () poate lua valori de la cativa pF pana la circa 100pF, in domeniul de variatie al tensiunii inverse aplicate (). Aceasta variatie a capacitatii diodei este prezentata in fig. 2b, sub forma . In capacitatea totala a diodei, este inclusa si capacitatea parazita a capsulei. În foaia de catalog, domeniul de variatie al capacitatii diodei este dat sub forma raportului de capacitate,

(2)

Pentru diodele care contin o singura jonctiune/capsula, . Pentru cresterea capacitatii comandate pe cale electrica, pot fi utilizate mai multe diode identice conectate in paralel. In acest scop, fabricantii produc diode varicap si in variante care contin mai multe jonctiuni/capsula, avand catozii legati in comun (fig. 3a).

Comportarea diodei varicap intr-un regim variabil de semnal mic, suprapus peste un regim static corespunzator polarizarii inverse, poate fi descrisa cu ajutorul modelului din fig. 3b. In acest circuit echivalent al componentei, este rezistenta dinamica a diodei polarizate invers ( este rezistenta serie a jonctiunii (), iar este inductivitatea serie a conductoarelor de conexiune (

Fig. 3. a. Varianta constructiva cu trei diode varicap/capsula; b. Modelul de semnal mic al diodei

Data fiind valoarea mare a rezistentei dinamice (rezistenta de pierderi a condensatorului echivalent cu ), efectul acestui element poate fi neglijat. In aceste conditii, frecventa de rezonanta serie a circuitului echivalent din fig. 3b este data de relatia

(3)

Frecventa de rezonanta are valori tipice de , la . Factorul de calitate al circuitului oscilant,

(4)

are valori reduse, din cauza rezistentei serie. Frecventa de taiere este frecventa la care factorul de calitate are valoarea 1. Din (4), se obtine

(5)

Pentru , frecventa de taiere are valori tipice mai mari cu un ordin de marime decat frecventa de rezonanta serie (

Foile de catalog ale acestor produse prezinta valorile limita absoluta termice, iar dintre valorile limita absoluta electrice mentioneaza tensiunea continua inversa maxima admisibila (Maximum Reverse Voltage). Din grupul caracteristicilor electrice, sunt prezentate: capacitatea totala la tensiuni inverse precizate, rezistenta serie maxima, inductivitatea serie, raportul de capacitate si domeniul tensiunilor de acordare, frecventa de taiere, curentul invers corespunzator unei tensiuni inverse apropiate de