¿Qué es un Diodo Varactor?
Un diodo varactor, también conocido como diodo de capacitancia variable o varicap, es un tipo de diodo cuya capacitancia puede variar al aplicar una tensión inversa.
Cuando se aplica una tensión inversa a la unión PN de un diodo, la zona sin portadores de carga, conocida como capa de agotamiento, se comporta como un condensador. Los diodos varactores aprovechan activamente la propiedad por la cual la capacitancia, que se comporta como un condensador, varía en función de la magnitud de la tensión aplicada.
Usos del Diodo Varactor
Los diodos varactores se utilizan en componentes electrónicos como circuitos electrónicos de sintonización y osciladores controlados por tensión (VCO por sus siglas en inglés). Estos componentes son fundamentales en dispositivos receptores de señales de radio, como radios, televisores, equipos de telecomunicaciones y dispositivos de comunicación móvil, como smartphones.
Para que estos dispositivos reciban señales de una frecuencia específica, es necesario ajustar la capacitancia de los condensadores del receptor y los valores de impedancia de las bobinas. Para ello se utilizan diodos varactores, cuya capacitancia puede controlarse mediante una tensión.
Principio del Diodo Varactor
El principio del diodo varactor consiste en utilizar la capa de agotamiento sin portadores, que se crea cuando se aplica una tensión inversa a la unión PN del diodo. Cuando se aplica una tensión inversa, los huecos y los electrones se desplazan desde las partes semiconductoras de tipo P y N, respectivamente, hacia los electrodos, creando una capa de agotamiento sin portadores en la unión PN. Esta capa de agotamiento actúa como un condensador, ya que no contiene carga y genera cargas a ambos lados de la capa.
Cuando se aplica una tensión en sentido contrario, los huecos se desplazan desde la parte semiconductora de tipo P hacia el electrodo y los electrones se desplazan desde la parte semiconductora de tipo N hacia el electrodo desde la parte de unión PN, formando una capa de agotamiento sin portadores en la unión PN. La capa de agotamiento no tiene carga y la carga se genera a ambos lados de la capa de agotamiento, por lo que el diodo se comporta como un condensador.
Si el valor absoluto de la tensión aplicada en la dirección inversa es grande, el grosor de la capa de agotamiento aumenta en esa cantidad, lo que resulta en cambios en la capacitancia equivalente del diodo varactor.
En resumen, un diodo aractor es un diodo cuya capacitancia puede variar aplicando una tensión inversa y variando su valor. Esta característica de cambio de capacitancia se aprovecha eficazmente.
Más información sobre el Diodo Varactor
1. Circuitos resonantes LC con Diodo Varactor
Como el valor de la capacidad de un diodo varactor puede variarse mediante la tensión de polarización aplicada, es posible formar un circuito resonante LC con un inductor y ajustar su frecuencia de resonancia.Un oscilador controlado por tensión (VCO), por ejemplo, incorpora un circuito de resonancia en un oscilador Colpitts, utilizando un circuito de resonancia LC que puede variarse mediante este valor de tensión.
Un oscilador controlado por tensión (VCO) forma parte del PLL (Phased Lock Loop), un circuito de regulación de frecuencia para comunicaciones móviles. Se trata de un circuito muy importante para las aplicaciones de comunicaciones celulares realizadas entre estaciones base y terminales móviles. Como circuito de sintonía, el circuito resonante LC también se utiliza en aplicaciones de modulación FM como la radio.
2. Etimología de Varactor, Varicap y Tensión de Ruptura
El término “varactor” en “diodo varactor” proviene de “variable reactor”, haciendo referencia a una reactancia variable, específicamente capacitiva, en el caso de los diodos varactores. “Varicap”, por su parte, es la abreviatura de “variable capacitor”, que se traduce literalmente como “capacitor variable”.
Aunque tanto “varactor” como “varicap” son términos utilizados para describir la capacitancia variable, es importante tener en cuenta que la polarización inversa del diodo, donde se produce la variación de capacitancia, también tiene un límite conocido como “tensión de ruptura”. Es esencial verificar las especificaciones eléctricas de los diodos varactores que se vayan a utilizar y utilizar una tensión dentro del rango permitido en la polarización inversa.
La tensión de ruptura también se denomina tensión zener, y los diodos que utilizan activamente esta región también se denominan diodos zener. Los diodos zener se utilizan a menudo en circuitos de protección para evitar que se apliquen sobretensiones a los circuitos del dispositivo, o en circuitos para la generación de tensión constante.