Che cos'è un diodo varactor?
Un diodo varactor, più comunemente indicato come varicap, è un dispositivo elettronico a semiconduttore strettamente correlato a un diodo standard ma con alcune capacità simili a un condensatore. La differenza tra un varactor e un diodo standard è che un diodo standard è progettato per ridurre al minimo la capacità del dispositivo mentre un diodo varactor è progettato per utilizzare e sfruttare la capacità. I diodi varactor trovano un uso comune nell'elettronica parametrica, come amplificatori parametrici e altri circuiti di sintonizzazione che possono essere variati da una variazione di tensione.
Tutti i diodi sono costruiti con due pezzi di materiali diversi fusi insieme con un piombo attaccato a ciascuna estremità. Un materiale è caricato negativamente, chiamato catodo, e l'altro è caricato positivamente, chiamato anodo. Quando un diodo viene creato per la prima volta, questi due materiali scambiano elettroni nel punto in cui si incontrano, creando un'area all'interno del diodo chiamata strato di esaurimento, che non ha carica favorita. La creazione delle due diverse cariche nel diodo si ottiene aggiungendo un materiale caricato negativamente o positivamente alla matrice del diodo. In un diodo normale, questo materiale caricato viene aggiunto nel modo più uniforme possibile tra le larghezze del catodo e dell'anodo per consentire al diodo di cambiare stato il più rapidamente e con una tensione il più bassa possibile.
Se viene applicata una tensione negativa al conduttore dell'anodo di un diodo, il potenziale della tensione negativa si combina con il potenziale del catodo negativo. Una volta che questa forza è abbastanza forte da colmare lo strato di esaurimento, viaggerà facilmente attraverso l'anodo del diodo caricato positivamente e il diodo condurrà elettricità. Si dice che un diodo in questo stato abbia una propensione in avanti.
Quando viene applicata la stessa tensione al conduttore catodico di un diodo, lo strato di svuotamento si allarga da entrambi i lati dell'anodo, con l'anodo positivo inserito tra le due forze negative creando un campo elettrico capacitivo all'interno del diodo. Inizialmente questo campo rallenta solo il flusso di corrente elettrica che passa attraverso il diodo, ma quando la tensione aumenta e il campo si rafforza, il campo diventerà abbastanza forte da bloccare completamente il passaggio della corrente elettrica attraverso il diodo. Si dice che un diodo in questo stato abbia una polarizzazione inversa.
La maggior parte dei diodi sono progettati per passare il più rapidamente possibile attraverso l'area quando la corrente scorre ancora ed esiste un campo elettrico capacitivo. Un diodo varactor, tuttavia, è progettato per funzionare all'interno di questa zona. A differenza di un diodo standard, il materiale caricato in un varactor viene aggiunto in uno schema a gradiente, che varia l'intensità della carica attraverso la larghezza del catodo e dell'anodo. Lo strato di esaurimento di un diodo costruito in questo modo varia in larghezza in proporzione alla tensione applicata ad esso. Di conseguenza, il diodo può agire come un condensatore variabile con il campo capacitivo, diminuendo quando viene applicata più tensione e aumentando quando viene applicata meno tensione.
Il diodo varactor può essere utilizzato al posto di un dispositivo più costoso e difficile da installare come un condensatore variabile. I diodi varactor, tuttavia, non vengono sempre utilizzati semplicemente per ridurre i costi e facilitare i processi di produzione. I varactor sono spesso utilizzati in applicazioni come sintonizzatori radio o televisivi in cui le loro capacità consentono loro di bloccare molto rapidamente la frequenza di un canale o di una stazione.