Was ist eine Varaktordiode?
Eine Varaktordiode, die üblicherweise als Varicap bezeichnet wird, ist ein elektronisches Halbleiterbauelement, das sehr eng mit einer Standarddiode verwandt ist, jedoch bestimmte Funktionen aufweist, die einem Kondensator ähneln. Der Unterschied zwischen einem Varaktor und einer Standarddiode besteht darin, dass eine Standarddiode die Kapazität des Geräts minimiert, während eine Varaktordiode die Kapazität nutzt und ausnutzt. Varaktordioden werden häufig in der parametrischen Elektronik verwendet, beispielsweise in parametrischen Verstärkern und anderen Abstimmkreisen, die durch eine Spannungsänderung verändert werden können.
Alle Dioden bestehen aus zwei Teilen unterschiedlicher Materialien, die mit einem an jedem Ende angebrachten Kabel zusammengeschmolzen sind. Ein Material ist negativ geladen, als Kathode bezeichnet, und das andere ist positiv geladen, als Anode bezeichnet. Wenn eine Diode zum ersten Mal erzeugt wird, tauschen diese beiden Materialien Elektronen dort aus, wo sie sich treffen, und erzeugen einen Bereich innerhalb der Diode, der als Verarmungsschicht bezeichnet wird und keine bevorzugte Ladung aufweist. Das Erzeugen der zwei unterschiedlichen Ladungen in der Diode wird erreicht, indem der Matrix der Diode ein negativ oder positiv geladenes Material hinzugefügt wird. In einer normalen Diode wird dieses geladene Material so gleichmäßig wie möglich über die Breite der Kathode und der Anode hinzugefügt, damit die Diode ihre Zustände so schnell und bei so niedriger Spannung wie möglich ändern kann.
Wenn eine negative Spannung an die Anodenleitung einer Diode angelegt wird, kombiniert sich das Potential der negativen Spannung mit dem Potential der negativen Kathode. Sobald diese Kraft stark genug ist, um die Verarmungsschicht zu überbrücken, wandert sie leicht über die positiv geladene Anode der Diode, und die Diode leitet Elektrizität. Eine Diode in diesem Zustand soll eine Durchlassvorspannung haben.
Wenn dieselbe Spannung an die Kathodenleitung einer Diode angelegt wird, verbreitert sich die Verarmungsschicht von beiden Seiten der Anode, wobei die positive Anode zwischen den beiden negativen Kräften liegt und ein kapazitives elektrisches Feld innerhalb der Diode erzeugt. Zuerst verlangsamt dieses Feld nur den Stromfluss durch die Diode, aber wenn die Spannung zunimmt und das Feld an Stärke zunimmt, wird das Feld schließlich stark genug, um den Stromfluss durch die Diode vollständig zu blockieren. Eine Diode in diesem Zustand soll eine Sperrvorspannung haben.
Die meisten Dioden sind so ausgelegt, dass sie so schnell wie möglich durch den Bereich laufen, wenn noch Strom fließt und ein kapazitives elektrisches Feld vorhanden ist. Eine Varaktordiode ist jedoch für den Betrieb in dieser Zone ausgelegt. Im Gegensatz zu einer Standarddiode wird das geladene Material in einem Varaktor in einem Gradientenmuster hinzugefügt, das die Stärke der Ladung über die Breite der Kathode und der Anode variiert. Die Breite der Verarmungsschicht einer auf diese Weise aufgebauten Diode ändert sich proportional zu der an sie angelegten Spannung. Infolgedessen kann die Diode mit dem kapazitiven Feld als variabler Kondensator wirken, der abnimmt, wenn mehr Spannung angelegt wird, und zunimmt, wenn weniger Spannung angelegt wird.
Die Varaktordiode kann anstelle einer teureren und schwierig zu installierenden Vorrichtung wie eines variablen Kondensators verwendet werden. Varaktordioden werden jedoch nicht immer nur verwendet, um Kosten zu senken und Herstellungsprozesse zu vereinfachen. Varaktoren werden häufig in Anwendungen wie Fernseh- oder Radiotunern verwendet, bei denen sie aufgrund ihrer Fähigkeiten sehr schnell auf einen Kanal oder die Frequenz eines Senders zugreifen können.