Kaj je varaktorska dioda?

Varaktorska dioda, bolj pogosto imenovana varikap, je elektronska polprevodniška naprava, ki je zelo tesno povezana s standardno diodo, vendar z določenimi zmogljivostmi, podobnimi kondenzatorju. Razlika med varaktorjem in standardno diodo je v tem, da je standardna dioda zasnovana tako, da zmanjša kapacitivnost naprave, medtem ko je varaktorska dioda zasnovana za uporabo in izkoriščanje kapacitivnosti. Varaktorske diode najdejo običajno uporabo v parametrični elektroniki, kot so parametrični ojačevalniki in druga uglaševalna vezja, ki jih je mogoče spreminjati s spremembo napetosti.

Vse diode so sestavljene iz dveh kosov različnih materialov, ki sta združena skupaj s kablom, pritrjenim na vsakem koncu. En material je negativno nabit, imenovan katoda, drugi pa pozitivno nabit, imenovan anoda. Ko je dioda prvič ustvarjena, ta dva materiala izmenjujeta elektrone, kjer se srečata, in ustvarita območje znotraj diode, imenovano izčrpavalna plast, ki nima prednostnega naboja. Ustvarjanje dveh različnih nabojev v diodi se doseže z dodajanjem negativno ali pozitivno nabitega materiala v matrico diode. Pri običajni diodi je ta nabit material čim bolj enakomerno dodan po širini katode in anode, da diodi omogoči, da spremeni stanja čim hitreje in pri čim nižji napetosti.

Če se na anodni vodnik diode nanese negativna napetost, se potencial negativne napetosti združi s potencialom negativne katode. Ko je ta sila dovolj močna, da premosti izčrpajočo plast, bo zlahka potovala po pozitivno nabiti anodi diode in dioda bo prevajala elektriko. Dioda v tem stanju naj bi imela prednapetost.

Ko se na katodni vodnik diode nanese enaka napetost, se plast izčrpavanja razširi z obeh strani anode, pri čemer je pozitivna anoda stisnjena med obe negativni sili, ki ustvarja kapacitivno električno polje znotraj diode. Sprva to polje le upočasni pretok električnega toka, ki teče skozi diodo, a ko se napetost poveča in polje pridobi moč, bo polje sčasoma postalo dovolj močno, da popolnoma prepreči prehod električnega toka skozi diodo. Za diodo v tem stanju pravimo, da ima obratno pristranskost.

Večina diod je zasnovanih tako, da čim hitreje preidejo skozi območje, ko tok še vedno teče in obstaja kapacitivno električno polje. Varaktorska dioda pa je zasnovana za delovanje znotraj tega območja. Za razliko od standardne diode je nabit material v varaktorju dodan v gradientnem vzorcu, ki spreminja moč naboja po širini katode in anode. Tako konstruirana izčrpavajoča plast diode se po širini spreminja sorazmerno z napetostjo, ki je nanjo uporabljena. Posledično lahko dioda deluje kot spremenljiv kondenzator s kapacitivnim poljem, ki se zmanjšuje, ko se uporablja več napetosti, in narašča, ko se uporablja manjša napetost.

Varaktorsko diodo je mogoče uporabiti namesto dražje in težje vgradljive naprave, kot je spremenljivi kondenzator. Varaktorske diode pa se ne uporabljajo vedno samo za zmanjšanje stroškov in olajšanje proizvodnih procesov. Varaktorji se pogosto uporabljajo v aplikacijah, kot so televizijski ali radijski sprejemniki, kjer jim njihove sposobnosti omogočajo, da se zelo hitro zaklenejo na frekvenco kanala ali postaje.