Koleksi

Varactor Diode atau Varicap Diode

Varactor Diode atau Varicap Diode

Varactor atau dioda varicap digunakan terutama di frekuensi radio atau sirkuit RF untuk menyediakan kapasitansi variabel yang dikontrol tegangan. Komponen elektronik ini dapat digunakan dengan berbagai cara di mana tingkat kapasitansi perlu dikontrol oleh tegangan.

Dioda varactor tidak hanya dapat digunakan untuk kontrol analog dari tegangan, seperti dalam loop fase terkunci, tetapi juga dapat digunakan bersama dengan mikroprosesor di mana tegangan dapat dihasilkan secara digital dan kemudian diubah menjadi tegangan analog untuk mengontrol dioda. dengan menggunakan konverter digital ke analog, ADC.

Sebenarnya aplikasi untuk dioda varactor hampir tidak terbatas dan mereka digunakan di sejumlah sirkuit yang berbeda untuk berbagai penggunaan sirkuit yang berbeda, untuk desain sirkuit elektronik umum serta desain RF.

Meskipun kedua nama: dioda varactor dan varicap digunakan, keduanya adalah bentuk dioda yang sama. Nama varactor artinya reaktor variabel, atau reaktansi, dan varicap artinya variabel kapasitansi (vari-cap).

Aplikasi dioda varactor

Dioda varactor banyak digunakan dalam banyak desain RF. Mereka menyediakan metode untuk memvariasikan kapasitansi dalam suatu rangkaian dengan penerapan tegangan kontrol. Ini memberi mereka kemampuan yang hampir unik dan sebagai hasilnya dioda varactor digunakan secara luas dalam industri RF.

Meskipun dioda varactor atau dioda varicap dapat digunakan di banyak sirkuit yang berbeda, mereka menemukan kegunaan di dua area utama:

  • Osilator yang dikontrol tegangan, VCO: Osilator yang dikendalikan tegangan digunakan dalam banyak desain RF yang berbeda. Satu area utama adalah untuk osilator dalam loop terkunci bertahap. Pada gilirannya ini dapat digunakan sebagai demodulator FM atau dalam penyintesis frekuensi. Dioda varactor adalah komponen kunci dalam osilator yang dikendalikan tegangan.
  • Filter RF: Menggunakan dioda varactor memungkinkan untuk menyetel filter. Filter pelacakan mungkin diperlukan di sirkuit ujung depan penerima di mana mereka memungkinkan filter untuk melacak frekuensi sinyal masuk yang diterima. Sekali lagi ini dapat dikontrol menggunakan tegangan kontrol. Biasanya ini mungkin disediakan di bawah kendali mikroprosesor melalui konverter digital ke analog.
  • Modulator frekuensi & fase: Dioda varactor dapat digunakan dalam modulator frekuensi dan fase. Dalam modulator frekuensi, mereka dapat ditempatkan melintasi elemen resonansi di dalam generator dan audio diterapkan ke dioda. Dengan cara ini kapasitansi akan bervariasi sesuai dengan audio, menyebabkan frekuensi sinyal bergeser ke atas dan ke bawah sejalan dengan variasi kapasitansi, dan karenanya sejalan dengan audio.

    Untuk modulasi fasa, sinyal frekuensi tetap dapat dilewatkan melalui jaringan pergeseran fasa, dan dioda dimasukkan ke dalamnya. Sekali lagi, audio diterapkan ke dioda dan ini menyebabkan fase bergeser sejalan dengan variasi audio.

Dalam hal sirkuit di mana dioda varactor digunakan, ini termasuk dalam osilator loop fase terkunci dan karenanya banyak jenis synthesizer frekuensi, di dalam filter di mana kontrol frekuensi filter perlu dikontrol secara digital. Mereka bahkan dapat digunakan di beberapa jenis rangkaian pengganda harmonik juga.

Pengoperasian kapasitor variabel

Kunci untuk memahami cara kerja varactor atau varicap adalah dengan melihat apa itu kapasitor dan apa yang dapat mengubah kapasitansi. Seperti yang dapat dilihat dari diagram di bawah ini, kapasitor terdiri dari dua pelat dengan dielektrik isolasi di antara keduanya.

. kapasitansi dan jumlah muatan yang dapat disimpan tergantung pada luas pelat dan jarak antar pelat. .

Kapasitansi kapasitor tergantung pada luas pelat - semakin besar luas semakin besar kapasitansi, dan juga jarak di antara mereka - semakin besar jarak semakin kecil tingkat kapasitansi.

Dioda bias balik tidak memiliki arus yang mengalir antara area tipe-P dan area tipe-N. Wilayah tipe-N dan wilayah tipe-P dapat menghantarkan listrik, dan dapat dianggap sebagai dua pelat, dan wilayah di antara keduanya - wilayah penipisan adalah dielektrik isolasi. Ini persis sama dengan kapasitor di atas.

Seperti dioda lainnya, jika bias balik diubah, begitu juga dengan ukuran wilayah penipisan. Jika tegangan balik pada varactor atau dioda varicap dinaikkan, daerah penipisan dioda meningkat dan jika tegangan balik pada dioda varactor diturunkan daerah penipisan menyempit. Oleh karena itu dengan mengubah bias balik pada dioda dimungkinkan untuk mengubah kapasitansi.

Dioda varactor memiliki kurva kapasitansi non-linier - kapasitansi dioda varactor berbanding terbalik dengan akar kuadrat tegangan yang melewatinya. Ini berarti bahwa perubahan awal pada tegangan balik memberikan perubahan kapasitansi yang jauh lebih besar, daripada pada tegangan yang lebih tinggi.

Varactor atau simbol sirkuit varicap

Dioda varactor atau dioda varicap ditampilkan dalam diagram rangkaian atau skema menggunakan simbol yang menggabungkan simbol dioda dan kapasitor. Dengan cara ini jelas bahwa itu digunakan sebagai kapasitor variabel daripada penyearah.

Saat dioperasikan dalam desain sirkuit elektronik apa pun, penting untuk memastikan dioda varactor tetap bias terbalik. Artinya katoda akan positif terhadap anoda, yaitu katoda dari varaktor akan lebih positif dari pada anoda. Dengan cara ini varactor akan bertindak sebagai kapasitor dan bukan dioda pada rangkaian.

Rangkaian ekivalen dioda varactor

Seperti komponen lainnya, dioda varactor bukanlah kapasitor yang sempurna, tetapi mencakup berbagai elemen yang menyimpang. Hal ini berlaku untuk dioda varactor dan sebagai hasilnya akan berguna untuk dapat memodelkan dioda sebagai rangkaian ekivalen. Kapasitor dan elemen nyasar perlu dipahami dan diakomodasi dalam desain sirkuit elektronik.

Dapat dilihat bahwa ada beberapa elemen pada rangkaian ekivalen dioda varactor - elemen rangkaian yang berbeda mewakili elemen utama yang terlihat ketika dioda digunakan.

Berbagai elemen tersebut adalah sebagai berikut:

  • CJ (V): Elemen dioda varactor ini mewakili kapasitansi persimpangan variabel aktual, yang merupakan elemen utama dioda yang diperlukan.
  • RS (V): Ini adalah resistansi seri di dalam dioda dan bervariasi sesuai dengan tegangan yang diterapkan.
  • CP.: Elemen rangkaian ini mewakili kapasitansi parasit, terutama yang timbul dari kapasitansi di sekitar persimpangan dioda dasar itu sendiri. Menghubungkan kabel dalam paket berkontribusi untuk ini.
  • LP.: Kapasitansi seri ini terutama muncul dari kabel pengikat di dalam paket dioda varactor. Meski kecil, itu masih akan terlihat di sirkuit RF frekuensi tinggi.

Resistansi seri dari lead di dioda dapat diabaikan, terutama karena dioda beroperasi dalam bias balik, dan level kapasitansi relatif kecil dan oleh karena itu resistansi seri memiliki pengaruh yang kecil.

Jenis dioda varactor

Saat menyelidiki dioda varactor berkinerja tinggi untuk aplikasi RF tertentu, istilah dioda varactor mendadak dan hyperabrupt akan sering terlihat.

Istilah-istilah ini berhubungan dengan junction dan oleh karena itu kinerja dioda varactor - dioda hyperabrupt, seperti namanya, memiliki perubahan yang sangat tajam dalam doping yang menghasilkan junction yang sangat mendadak - sebenarnya ini adalah junction hyperabrupt!


Spesifikasi varactor

Meskipun dioda varactor dibentuk dari persimpangan PN dan memiliki karakteristik dasar yang sama, ada beberapa spesifikasi karakteristik dan parameter khusus yang diperlukan untuk menentukan kinerjanya sebagai kapasitansi variabel.

Spesifikasi ini mencakup nilai kapasitansi dan perilaku perubahan tegangan kapasitansi.

Karakteristik kerusakan balik juga sangat penting karena seringkali tegangan balik yang cukup tinggi diperlukan untuk mengurangi kapasitansi dioda ke nilai bawah.

Parameter lain yang sangat penting adalah faktor kualitas atau Q dari dioda karena hal ini dapat berdampak signifikan terhadap kinerja rangkaian secara keseluruhan. Tingkat Q yang rendah dapat mengurangi selektivitas filter, atau berdampak buruk pada kebisingan fase osilator menggunakan varactor.

Dioda varactor adalah komponen yang sangat berguna yang dapat digunakan dengan berbagai cara, terutama di dalam sirkuit RF. Mampu mengontrol kapasitansi dalam suatu rangkaian dengan memvariasikan tegangan memiliki banyak kegunaan dan telah mengaktifkan item seperti loop fase terkunci, penyintesis frekuensi tidak langsung, berbagai jenis frekuensi dan modulator fasa dan banyak rangkaian lainnya yang akan dibuat.


Tonton videonya: Varactor or called Varicap Diode Explained (September 2021).