Варикап

Варикапом или варикапным диодом называют особую разновидность полупроводникового устройства, которое может построить свою работу на прямой зависимости емкости перехода от силы обратного напряжения. 

Обозначение варикапов и номинальная емкость

На принципиальных схемах варикап обычно обозначают как комбинацию диода и конденсатора. Номинальная емкость варикапа, как правило, варьируется от нескольких пикофарад до нескольких сот пикофарад.

Принцип работы варикапного диода

Принцип работы варикапа – снижение или увеличение емкостной насыщенности после прикладывания реверсного напряжения в диоде. Таким образом можно очень стабильно регулировать показатели пропуска напряжения в зависимости от поступаемого сигнала обратного напряжения. Подобные системы очень важны для качественной регуляции и фильтра сигналов. Именно поэтому работа большинства коммуникационных систем так и ли иначе связана с работой варикапов в схемах управляющей и передающей электроники, в том числе для организации мобильной связи, передачи радиосигналов, формования систем телекоммуникаций.

Для того чтобы оценить работу варикапа, применяют множество электрических показателей. Одна из самых важных характеристик – уровень емкости для преодоления диодного барьера. Если реверсное напряжение достаточно высоко, тогда движение тока в обратном направлении усиливается и достигает значимых показателей. Поэтому изменяется и емкостной показатель, а значит и будет оказано прямое влияние на параметры работы варикапа.

Появление дополнительного управляющего фактора, в виде обратного напряжения, отталкивает в глубину полупроводника движущиеся частицы. В результате этого происходит динамическая трансформация параметров P-N перехода. То есть изменяется ёмкость в направлении переходов в полупроводнике. Манипулируя этими показателями можно установить необходимые параметры пропускания тока, а также эффективной регуляции определённых параметров.

Емкостные характеристики варикапа

Варикап в своей работе в чем-то  похож на конденсатор. Также, как и конденсатор, он состоит из двух частей – пластин, только вместо обычных накопительных пластин – элементы P– и N-типа перехода. Фактически эта конструктивная особенность создает и дополнительное свойство – появление емкостных характеристик.

Преимущества использования варикапов

Для регуляции тока и ёмкости можно использовать и другие сочетания электронных устройств и приборов. Однако варикапы имеют множество преимуществ в эксплуатации:

• минимальные потери энергии в сети во время эксплуатации, что дает значительный экономический эффект;
• малый нагрев во время эксплуатации;
• оптимальная цена за изделие;
• устойчивость во время эксплуатации и длительность использования.

Применение варикапа

Варикап может эффективно использоваться в высокочастотных устройствах. В частности, активно используется варикап для FM-модуляторов/FM-синтезаторов, генераторов, устройств управления напряжением (VCO). Также они включаются в схемы для фазовой автонастройки частоты – PLL-устройства. Варикап-диоды используют также для параметрических усилителей и регулируемых фильтров.

Варикапы используются как для аналогового управления напряжением, например, в контуре фазовой автоподстройки частоты, так и для регуляции микропроцессоров. В таком случае варикап необходим для генерации сигналов цифровым способом и обратного преобразования аналогового напряжения для управления с помощью АЦП.