Wat is een varactor-diode?
Een varactordiode, meestal aangeduid als een varicap, is een elektronisch halfgeleiderapparaat dat zeer nauw verwant is aan een standaarddiode, maar met bepaalde mogelijkheden die vergelijkbaar zijn met een condensator. Het verschil tussen een varactor en een standaarddiode is dat een standaarddiode is ontworpen om de capaciteit van het apparaat te minimaliseren, terwijl een varactor-diode is ontworpen om de capaciteit te gebruiken en te benutten. Varactor-diodes worden veel gebruikt in parametrische elektronica, zoals parametrische versterkers en andere afstemcircuits die kunnen worden gevarieerd door een verandering in spanning.
Alle diodes zijn opgebouwd uit twee stukken verschillende materialen die aan elkaar zijn gesmolten met aan elk uiteinde een draad. Het ene materiaal is negatief geladen, de kathode genoemd, en het andere is positief geladen, de anode genoemd. Wanneer een diode voor het eerst wordt gemaakt, wisselen deze twee materialen elektronen uit waar ze elkaar ontmoeten, waardoor een gebied in de diode wordt gevormd dat de uitputtinglaag wordt genoemd, die geen voorkeurslading heeft. Het creëren van de twee verschillende ladingen in de diode wordt bereikt door een negatief of positief geladen materiaal aan de matrix van de diode toe te voegen. In een normale diode wordt dit geladen materiaal zo uniform mogelijk over de breedten van de kathode en anode toegevoegd om de diode zo snel en zo laag mogelijk van toestand te laten veranderen.
Als een negatieve spanning wordt aangelegd op de anodekabel van een diode, combineert de potentiaal van de negatieve spanning met de potentiaal van de negatieve kathode. Als deze kracht eenmaal sterk genoeg is om de verarmingslaag te overbruggen, zal deze gemakkelijk over de positief geladen anode van de diode reizen en de diode zal elektriciteit geleiden. Van een diode in deze toestand wordt gezegd dat deze een voorwaartse voorspanning heeft.
Wanneer dezelfde spanning wordt aangelegd op de kathodeleiding van een diode, verbreedt de verarmingslaag zich aan beide zijden van de anode, waarbij de positieve anode wordt ingeklemd tussen de twee negatieve krachten en een capacitief elektrisch veld binnen de diode creëert. In eerste instantie vertraagt dit veld alleen de stroom van elektrische stroom die door de diode gaat, maar naarmate de spanning toeneemt en het veld sterker wordt, zal het veld uiteindelijk sterk genoeg worden om te voorkomen dat elektrische stroom de diode volledig passeert. Men zegt dat een diode in deze toestand een omgekeerde voorspanning heeft.
De meeste diodes zijn ontworpen om zo snel mogelijk door het gebied te gaan wanneer er nog stroom vloeit en er een capacitief elektrisch veld bestaat. Een varactor diode is echter ontworpen om binnen deze zone te werken. In tegenstelling tot een standaard diode wordt het geladen materiaal in een varactor toegevoegd in een gradiëntpatroon, dat de sterkte van de lading over de breedte van de kathode en anode varieert. De verarmingslaag van een op deze wijze geconstrueerde diode varieert in breedte in verhouding tot de daarop aangebrachte spanning. Als een resultaat kan de diode werken als een variabele condensator met het capacitieve veld, afnemend naarmate meer spanning wordt aangelegd en toeneemt naarmate minder spanning wordt aangelegd.
De varactor-diode kan worden gebruikt in plaats van een duurder en moeilijk te installeren apparaat zoals een variabele condensator. Varactor-diodes worden echter niet altijd gebruikt om de kosten te verlagen en productieprocessen te vergemakkelijken. Varactoren worden vaak gebruikt in toepassingen zoals televisie- of radiotuners waarbij ze door hun capaciteiten zeer snel de frequentie van een zender of zender kunnen vastleggen.