Variabele capaciteit (varicaps, varactors)

Een varactordiode - ook bekend als varicap of tuningdiode - is een type halfgeleiderdiode dat is ontworpen om te werken in omgekeerde voorspanning, waarbij het zich gedraagt als een variabele condensator in plaats van een typische gelijkrichter. De kernfunctie is het benutten van de spanningsafhankelijke capaciteit van een PN-junctie met omgekeerde begrenzing, waarbij de breedte van het verarmingsgebied verandert met de toegepaste spanning, waardoor de capaciteit verandert. Deze eigenschap maakt varactoren onmisbaar in elektronische afstemtoepassingen, zoals frequentiemodulatie (FM), fasevergrendelde lussen (PLL's), spanningsgestuurde oscillatoren (VCO's) en RF-filters. Varactoren geleiden niet in omgekeerde voorspanning en worden alleen gebruikt voor hun capacitieve gedrag. Bovendien bieden MOS-varactors op basis van metaaloxidehalfgeleider verbeterde lineariteit en integratie in CMOS-technologieën, waardoor ze geschikt zijn voor moderne RF IC-ontwerpen.

Bij het kiezen van een varactor moet rekening worden gehouden met een aantal belangrijke parameters om optimale prestaties in de doeltoepassing te garanderen. Het capaciteitsbereik en de afstemverhouding (de verhouding tussen de maximale en minimale capaciteit) zijn kritisch, omdat ze bepalen hoeveel frequentievariatie kan worden bereikt. De kwaliteitsfactor (Q) beïnvloedt de signaalzuiverheid en is vooral belangrijk in RF-schakelingen met een hoge frequentie. Ingenieurs moeten ook rekening houden met serieweerstand, omgekeerde doorslagspanning en type behuizing, vooral in omgevingen met weinig ruimte of temperatuurgevoelige omgevingen. Hoewel varactors compact en energiezuinig zijn, kan hun niet-lineaire capaciteitsspanningscurve vervorming veroorzaken en hebben ze meestal een beperkt afstembereik in vergelijking met mechanische alternatieven. Desalniettemin bieden varactors voor de meeste automatische afstemming, frequentiemodulatie en bandbreedteregelingstoepassingen een solid-state-oplossing die snel en betrouwbaar is en gemakkelijker te integreren in moderne analoge en RF-systemen.