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Diode Varactor ou Diode Varicap

Diode Varactor ou Diode Varicap

Les diodes varactor ou varicap sont principalement utilisées dans les circuits radiofréquences ou RF pour fournir une capacité variable contrôlée en tension. Ces composants électroniques peuvent être utilisés de différentes manières lorsqu'un niveau de capacité doit être contrôlé par une tension.

Non seulement les diodes varactor peuvent être utilisées pour le contrôle analogique d'une tension, comme dans une boucle à verrouillage de phase, mais elles peuvent également être utilisées en conjonction avec des microprocesseurs où une tension peut être générée numériquement puis convertie en une tension analogique pour contrôler la diode en utilisant un convertisseur numérique-analogique, ADC.

En fait, les applications des diodes varactor sont presque illimitées et elles sont utilisées dans une multitude de circuits différents pour une variété d'utilisations de circuits différentes, pour la conception générale de circuits électroniques ainsi que pour la conception RF.

Bien que les deux noms: varactor et varicap diode soient utilisés, ils ont tous deux la même forme de diode. Le nom varactor signifie réacteur variable, ou réactance, et varicap signifie capacité variable (vari-cap).

Applications de la diode Varactor

Les diodes Varactor sont largement utilisées dans de nombreuses conceptions RF. Ils fournissent une méthode de variation de la capacité dans un circuit par l'application d'une tension de commande. Cela leur confère une capacité presque unique et, par conséquent, les diodes varactor sont largement utilisées dans l'industrie RF.

Bien que les diodes varactor ou varicap puissent être utilisées dans de nombreux circuits différents, elles trouvent des utilisations dans deux domaines principaux:

  • Oscillateurs contrôlés en tension, VCO: Les oscillateurs commandés en tension sont utilisés dans de nombreuses conceptions RF différentes. Un domaine majeur concerne l'oscillateur dans les boucles verrouillées en phase. À leur tour, ceux-ci peuvent être utilisés comme démodulateurs FM ou dans des synthétiseurs de fréquence. La diode varactor est un élément clé de l'oscillateur commandé en tension.
  • Filtres RF: L'utilisation de diodes varactor permet de régler les filtres. Des filtres de poursuite peuvent être nécessaires dans les circuits frontaux du récepteur où ils permettent aux filtres de suivre la fréquence du signal reçu entrant. Là encore, cela peut être contrôlé à l'aide d'une tension de commande. Généralement, cela peut être fourni sous la commande d'un microprocesseur via un convertisseur numérique-analogique.
  • Modulateurs de fréquence et de phase: Les diodes Varactor peuvent être utilisées dans les modulateurs de fréquence et de phase. Dans les modulateurs de fréquence, ils peuvent être placés à travers l'élément résonnant à l'intérieur du générateur et l'audio appliqué à la diode. De cette manière, sa capacité variera en fonction de l'audio, provoquant un décalage de la fréquence du signal vers le haut et vers le bas en fonction des variations de capacité, et donc en ligne avec l'audio.

    Pour la modulation de phase, le signal à fréquence fixe peut être passé à travers un réseau de déphasage, et la diode incorporée dans le sien. Là encore, l'audio est appliqué à la diode, ce qui entraîne un décalage de phase en fonction des variations audio.

En ce qui concerne les circuits dans lesquels les diodes varactor sont utilisées, ceux-ci incluent dans les oscillateurs des boucles à verrouillage de phase et donc de nombreux types de synthétiseurs de fréquence, dans des filtres où le contrôle de la fréquence du filtre doit être contrôlé numériquement. Ils peuvent même être utilisés dans certains types de circuits multiplicateurs d'harmoniques.

Fonctionnement d'un condensateur variable

La clé pour comprendre comment fonctionne une diode varactor ou varicap est de regarder ce qu'est un condensateur et ce qui peut changer la capacité. Comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous, un condensateur est constitué de deux plaques avec un diélectrique isolant entre elles.

. la capacité et la quantité de charge qui peut être stockée dépend de la surface des plaques et de la distance entre elles. .

La capacité du condensateur dépend de la surface des plaques - plus la surface est grande, plus la capacité est grande, ainsi que la distance entre elles - plus la distance est grande, plus le niveau de capacité est petit.

Une diode polarisée en inverse n'a pas de courant circulant entre la zone de type P et la zone de type N. La région de type N et les régions de type P peuvent conduire l'électricité et peuvent être considérées comme les deux plaques, et la région entre elles - la région d'appauvrissement est le diélectrique isolant. C'est exactement le même que le condensateur ci-dessus.

Comme avec n'importe quelle diode, si la polarisation inverse est modifiée, la taille de la région d'appauvrissement change également. Si la tension inverse sur la diode varactor ou varicap est augmentée, la région d'appauvrissement de la diode augmente et si la tension inverse sur la diode varactor est diminuée, la région d'appauvrissement se rétrécit. Par conséquent, en changeant la polarisation inverse sur la diode, il est possible de changer la capacité.

La diode varactor a une courbe de capacité non linéaire - la capacité de la diode varactor est inversement proportionnelle à la racine carrée de la tension à travers elle. Cela signifie que les changements initiaux de tension inverse donnent un changement de capacité beaucoup plus important que ceux à des tensions plus élevées.

Symbole de circuit varactor ou varicap

La diode varactor ou la diode varicap est représentée dans les schémas de circuit ou les schémas à l'aide d'un symbole qui combine les symboles de diode et de condensateur. De cette manière, il est évident qu'il est utilisé comme condensateur variable plutôt que comme redresseur.

Lorsqu'il est utilisé dans n'importe quelle conception de circuit électronique, il est nécessaire de s'assurer que la diode varactor reste polarisée en inverse. Cela signifie que la cathode sera positive par rapport à l'anode, c'est-à-dire que la cathode du varactor sera plus positive que l'anode. De cette manière, le varactor agira comme un condensateur et non comme une diode dans le circuit.

Circuit équivalent à diode Varactor

Comme tout autre composant, une diode varactor n'est pas un condensateur parfait, mais comprend divers éléments parasites. Cela est vrai pour une diode varactor et par conséquent, il est utile de pouvoir modéliser la diode comme un circuit équivalent. Le condensateur et les éléments parasites doivent être compris et intégrés dans la conception du circuit électronique.

On peut voir qu'il y a plusieurs éléments dans le circuit équivalent de la diode varactor - les différents éléments du circuit représentent les principaux éléments que l'on voit lorsque la diode est utilisée.

Les différents éléments sont les suivants:

  • CJ (V): Cet élément de la diode varactor représente la capacité de jonction variable réelle, qui est le principal élément requis de la diode.
  • RS (V): Il s'agit de la résistance série à l'intérieur de la diode et elle varie en fonction de la tension appliquée.
  • CP: Cet élément de circuit représente la capacité parasite, provenant principalement de la capacité autour de la jonction de diode de base elle-même. Les fils de connexion dans l'emballage contribuent à cela.
  • LP: Cette capacité série provient principalement des fils de liaison dans le boîtier de diodes varactor. Bien que petit, il sera toujours perceptible dans les circuits RF haute fréquence.

La résistance série des conducteurs de la diode est négligeable, d'autant plus que la diode fonctionne en polarisation inverse et que les niveaux de capacité sont relativement faibles et que la résistance série a donc peu d'effet.

Types de diodes Varactor

Lors de l'étude des diodes varactor hautes performances pour des applications RF spécifiques, les termes diodes varactor brusques et hyperabruptes seront souvent vus.

Ces termes concernent la jonction et donc les performances de la diode varactor - diodes hyperabruptes, comme son nom l'indique, ayant un changement de dopage très brusque qui produit une jonction très abrupte - en fait c'est une jonction hyperabrupt!


Spécifications Varactor

Bien que la diode varactor soit formée à partir d'une jonction PN et ait les mêmes caractéristiques de base, certaines spécifications et paramètres caractéristiques spécifiques sont nécessaires pour définir ses performances en tant que capacité variable.

Ces spécifications incluent la valeur de capacité et le comportement de changement de tension de capacité.

La caractéristique de claquage inverse est également d'une grande importance car des tensions inverses assez élevées sont souvent nécessaires pour réduire la capacité de la diode aux valeurs inférieures.

Un autre paramètre très important est le facteur de qualité ou Q de la diode, car cela peut avoir un impact significatif sur les performances du circuit global. De faibles niveaux de Q peuvent réduire la sélectivité d'un filtre ou avoir un impact négatif sur le bruit de phase d'un oscillateur utilisant un varactor.

Les diodes Varactor sont des composants très utiles qui peuvent être utilisés de nombreuses manières, en particulier dans les circuits RF. Être capable de contrôler la capacité dans un circuit en faisant varier une tension a de très nombreuses utilisations et a permis de créer des éléments tels que des boucles à verrouillage de phase, des synthétiseurs de fréquence indirects, divers types de modulateur de fréquence et de phase et de nombreux autres circuits.

Voir la vidéo: Varactor Diode الفاركتور (Novembre 2020).