¿Qué es un diodo varactor?

Un diodo varactor, más comúnmente conocido como varicap, es un dispositivo semiconductor electrónico muy relacionado con un diodo estándar pero con ciertas capacidades similares a un condensador. La diferencia entre un varactor y un diodo estándar es que un diodo estándar está diseñado para minimizar la capacitancia del dispositivo, mientras que un diodo varactor está diseñado para usar y explotar la capacitancia. Los diodos varactores encuentran un uso común en la electrónica paramétrica, como los amplificadores paramétricos y otros circuitos de sintonización que pueden variar por un cambio en el voltaje.

Todos los diodos están construidos con dos piezas de diferentes materiales fusionados con un cable conectado a cada extremo. Un material tiene carga negativa, llamado cátodo, y el otro tiene carga positiva, llamado ánodo. Cuando se crea un diodo por primera vez, estos dos materiales intercambian electrones donde se encuentran, creando un área dentro del diodo llamada capa de agotamiento, que no tiene carga favorecida. La creación de las dos cargas diferentes en el diodo se logra al agregar un material con carga negativa o positiva a la matriz del diodo. En un diodo normal, este material cargado se agrega de la manera más uniforme posible a lo ancho del cátodo y el ánodo para permitir que el diodo cambie de estado lo más rápido y con el voltaje más bajo posible.

Si se aplica un voltaje negativo al cable del ánodo de un diodo, el potencial del voltaje negativo se combina con el potencial del cátodo negativo. Una vez que esta fuerza sea lo suficientemente fuerte como para salvar la capa de agotamiento, viajará fácilmente a través del ánodo con carga positiva del diodo, y el diodo conducirá electricidad. Se dice que un diodo en este estado tiene un sesgo hacia adelante.

Cuando se aplica el mismo voltaje al cable del cátodo de un diodo, la capa de agotamiento se ensancha desde ambos lados del ánodo, con el ánodo positivo intercalado entre las dos fuerzas negativas creando un campo eléctrico capacitivo dentro del diodo. Al principio, este campo solo ralentiza el flujo de corriente eléctrica que pasa a través del diodo, pero a medida que el voltaje aumenta y el campo aumenta su intensidad, el campo eventualmente se volverá lo suficientemente fuerte como para bloquear la corriente eléctrica que pase a través del diodo por completo. Se dice que un diodo en este estado tiene un sesgo inverso.

La mayoría de los diodos están diseñados para pasar lo más rápido posible a través del área cuando la corriente aún fluye y existe un campo eléctrico capacitivo. Sin embargo, un diodo varactor está diseñado para operar dentro de esta zona. A diferencia de un diodo estándar, el material cargado en un varactor se agrega en un patrón de gradiente, que varía la fuerza de la carga a lo ancho del cátodo y el ánodo. La capa de agotamiento de un diodo construido de esta manera varía en anchura en proporción al voltaje que se le aplica. Como resultado, el diodo puede actuar como un condensador variable con el campo capacitivo, disminuyendo a medida que se aplica más voltaje y aumentando a medida que se aplica menos voltaje.

El diodo varactor se puede usar en lugar de un dispositivo más costoso y difícil de instalar, como un condensador variable. Sin embargo, los diodos varactores no siempre se usan simplemente para reducir costos y facilitar los procesos de fabricación. Los varactores a menudo se usan en aplicaciones como sintonizadores de radio o televisión donde sus habilidades les permiten engancharse a la frecuencia de un canal o estación muy rápidamente.