Varicap Diode:Panduan Utama untuk Penggemar Elektronik

Sirkuit elektronik biasanya terdiri dari resistor, kapasitor, transformator, dioda, transistor, dll. Sekarang, kami akan memperkenalkan jenis dioda khusus. Dioda Varicap menghadirkan aplikasi yang berguna dalam industri elektronik, menyediakan kapasitansi yang dikontrol tegangan. Plus, mereka mengontrol level tegangan dalam loop fase-terkunci.

Ini dapat berintegrasi pada semua jenis sirkuit tuning dan sirkuit RF frekuensi. Jadi mari kita lihat! Memahami tujuan dan proses operasionalnya bisa tampak membingungkan. Oleh karena itu, kami menyusun panduan ini untuk membantu Anda memperoleh lebih banyak pengetahuan tentang subjek khusus ini.

(Gambar menunjukkan dioda varicap. Sumber:Wikimedia Commons)

1. Apa itu Dioda Varicap?

Dioda bervariasi (kapasitansi variabel) adalah semikonduktor unik, juga dikenal sebagai varactor atau dioda tuning. Ini memberikan kemampuan eksploitasi kapasitansi yang bergantung pada tegangan pada sambungan p-n perangkat dalam bias terbalik.

2. Jenis dan aplikasi Dioda Varicap

Di bawah ini, kita akan membahas berbagai jenis dioda varicap. Kami juga menjelajahi beberapa aplikasi komponen.

Jenis

Sangat mendadak

Dioda varactor hyperabrupt memberikan kapasitansi yang lebih tinggi untuk variasi tegangan. Ini juga beroperasi dengan tegangan rendah.

Tiba-tiba

Jenis yang paling umum, dioda varactor mendadak, terdiri dari konsentrasi doping yang konstan. Dalam hal ini, persimpangannya mengalami profil doping, dikendalikan selama proses pembuatan. Selain itu, kapasitansi tetap berbanding terbalik dengan tegangan yang diterimanya.

Aplikasi

Filter RF:

Dioda varicap yang sebenarnya juga dapat memberikan kemampuan penyetelan filter. Oleh karena itu, ini melibatkan penerapan penerima pelacakan di sirkuit ujung depan, yang memungkinkan mereka untuk memantau sinyal yang masuk. Kemudian, tegangan terkontrol mengatur fungsi ini melalui konverter digital ke analog.

Osilator yang dikontrol tegangan (VCO):

Berbagai konfigurasi RF termasuk osilator yang dikendalikan tegangan dengan dioda varactor, komponen yang sangat penting. Operasi utama osilator terutama melibatkan loop terkunci bertahap. Untuk alasan ini, ini menyediakan aplikasi untuk synthesizer frekuensi atau demodulator FM.

(Synthesizer berisi VCO, yang menggunakan dioda varicap)

Modulator frekuensi dan fase juga menggunakan dioda varicap. Modulator frekuensi biasanya mengintegrasikan ini di seluruh resonansi listrik di generator, memungkinkan dioda untuk menerima audio. Akibatnya, kapasitansi akan sejajar dengan audio. Ini memicu sinyal frekuensi untuk bergerak ke atas dan ke bawah, sesuai dengan variasi kapasitansi dalam keadaan tersebut.

Dalam modulator fase, dioda varicap digabungkan ke dalam jaringan pergeseran fase, di mana sinyal frekuensi mengalir. Dioda menerima audio, menyebabkan fase disinkronkan dengan variasi audio.

3. Prinsip kerja Dioda Varicap

Diagram rangkaian dioda Varicap:

(Gambar menunjukkan dioda varicap pada sirkuit. Sumber:Wikimedia Commons)

Simbol rangkaian dioda variabel:

Melihat simbol skema dioda variabel di bawah ini, Anda akan melihat bahwa itu berisi karakteristik yang mirip dengan dioda PN-junction. Itu karena dioda varicap memiliki anoda dan terminal katoda. Anda akan menemukan dioda diposisikan di salah satu ujung simbol. Sementara itu, ujung yang berlawanan berisi dua garis paralel untuk melambangkan pelat konduktif kapasitor. Akhirnya, ruang antara kedua pelat tersebut mewakili dielektrik isolasi.

(Simbol rangkaian dioda variabel. Sumber:Wikimedia Commons)

Rumus:

Tiga parameter mempengaruhi kapasitansi dioda varicap. Mereka termasuk penampang persimpangan PN (A), semikonduktor (Ɛ), dan lebar daerah penipisan (d). Misalnya, Anda akan menemukan ini diwakili dalam rumus di bawah ini:

Prinsip kerja:

Kita perlu melihat kapasitor untuk memahami prinsip kerja dioda varicap. Kapasitor umumnya berisi dua pelat logam konduktif dengan dielektrik isolasi ditempatkan di antara keduanya. Daerah tipe-P dan tipe-N dioda varicap berfungsi sebagai pelat konduktif, sedangkan daerah penipisan mewakili dielektrik. Karena bentuk dan desainnya yang mirip dengan kapasitor, dioda menghasilkan kapasitansi.

(Dioda varicap memiliki fitur yang mirip dengan kapasitor)

Kapasitansi meningkat jika konstanta dielektrik meningkat atau kedua pelat memiliki jarak yang lebih pendek di antara keduanya. Namun, jarak yang lebih jauh antara keduanya atau penurunan konstanta dielektrik menghasilkan penurunan kapasitansi. Pada saat yang sama, kapasitansi dioda varactor sebanding dengan luas penampang sambungan. Dan berbanding terbalik dengan lebar daerah penipisan. Dengan demikian, perubahan kapasitansi terjadi karena penyesuaian lebar daerah penipisan.

Oleh karena itu, dioda varicap dalam bias terbalik akibatnya akan menyebabkan perubahan daerah penipisan. Sebagai permulaan, wilayah akan melebar setelah bias balik meningkat. Akibatnya, ruang antara tipe-N dan tipe-P tumbuh, yang mengurangi kapasitansi. Mengurangi bias balik akan menyebabkan daerah penipisan mengencang. Akibatnya, jarak antara daerah tipe-N dan tipe-P akan memendek, meningkatkan kapasitansi. Oleh karena itu, menerapkan tegangan bias balik yang berbeda pada dioda varicap akan mengubah kapasitansi.

(Gambar menunjukkan efek peningkatan dan penurunan kapasitansi. Sumber:Wikimedia Commons)

Operasi Dasar:

Dioda varicap pada dasarnya menyimpan muatan listrik. Dalam hal ini, komponen-komponen ini umumnya berfungsi dalam bias terbalik. Menerapkan tegangan bias balik akan menyebabkan elektron wilayah-n dan lubang wilayah-p terpisah dari sambungan perangkat.

4. Rangkaian ekivalen Dioda Varicap

Dioda varicap biasanya berisi beberapa komponen utama, yang dapat membantu saat merancang rangkaian ekivalen dioda.

Elemen nyasar yang berbeda meliputi:

• Rs (V):Ini berfungsi sebagai resistansi seri untuk dioda. Ini berbeda berdasarkan tegangan yang diterima.
• CJ (V):Aspek yang digunakan di sini menunjukkan kapasitansi sambungan variabel. Ini juga berfungsi sebagai elemen utama dioda.
• LP:Mengikat kabel di dioda varicap menyebabkan kapasitansi seri meningkat.
• CP:Ini mewakili kapasitansi parasit. Menghubungkan kabel di dioda akan menyebabkan kapasitansi parasit meningkat di sekitar sambungannya.

5. Koefisien suhu kapasitor

Anda dapat menghitung suhu koefisien kapasitansi dioda varicap dengan rumus di bawah ini:

Nilai C mewakili perubahan kapasitansi perangkat karena variasi suhu (T1 – T0) selama bias balik. Misalnya, kita akan melihat nilai di mana C₀ setara dengan 29 pF dengan VR 3V dan T₀ pada 25. Kemudian, kami menghitung perubahan kapasitansi dioda varicap. Dengan nilai VR, TC_C akan bervariasi. Hasilnya, frekuensi maksimum disetel ke 600MHz. Anda kemudian dapat menghitung reaktansi dioda varicap dengan rumus:

Kesimpulan

Seperti yang sudah kita ketahui, dioda varicap berfungsi sebagai komponen yang berguna pada rangkaian elektronik dan RF. Selain itu, perangkat ini berisi fitur serupa sebagai kapasitor, yang menunjukkan bagaimana ia meningkatkan atau menurunkan kapasitansi melalui varian tegangan bias balik. Kami juga melihat beberapa aplikasinya, termasuk filter RF, VCO, dan modulator frekuensi &fase. Secara umum, dua jenis dioda varactor ada saat ini, tiba-tiba dan hiper mendadak. Masing-masing memiliki tujuan yang unik untuk kapasitansi.

Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang dioda varicap? Jangan ragu untuk menghubungi kami!