¿Qué es un diodo varactor? Símbolo, Trabajo, Características, Aplicaciones

Descubre el fascinante mundo del diodo varactor: su símbolo, funcionamiento, características y aplicaciones. Si alguna vez te has preguntado cómo funcionan los dispositivos electrónicos que nos rodean, este artículo te dará todas las respuestas que necesitas. ¡Prepárate para adentrarte en el emocionante mundo de la electrónica y descubrir cómo los diodos varactor están revolucionando la tecnología!

El diodo varactor es un tipo de diodo cuya capacitancia interna depende de la tensión inversa. La capacitancia de la unión varía con la variación del voltaje inverso y, por lo tanto, también se denomina diodo varicap. El diodo varactor almacena la carga en polarización inversa.

En muchos circuitos, algunas aplicaciones emplean las propiedades de voltaje variable de las uniones pn polarizadas inversamente. Una unión pn diseñada específicamente para tales fines se denomina diodo varactor.


El diodo varactor es un acrónimo del reactor transportable, que también se denomina

  • varicaps
  • diodo de sintonización
  • Diodo de condensador variable de voltaje
  • diodo paramétrico
  • Diodo de condensador variable

La región de empobrecimiento de la unión pn actúa como la dieléctrico material entre las placas de un condensador. La variación en el ancho de la región de agotamiento con la polarización le da a este tipo de diodo el comportamiento de un reservorio variable al cambiar su capacitancia.


Los diodos varicap tienen una capacitancia variable que varía con el voltaje inverso aplicado. Por lo tanto, es necesario comprender de antemano cómo funcionan los condensadores variables.

Símbolo del diodo varactor

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Un diodo varactor no es un condensador perfecto sino una integración de varios elementos dependientes en él. El circuito equivalente consta principalmente de una capacitancia variable llamada capacitancia de unión Cj. Una resistencia Rj representa la resistencia de unión y es paralela a Cj. Aparte de estos, hay una inductancia y resistencia en serie con combinaciones paralelas de elementos de unión.

Principio de funcionamiento del diodo varactor

Un capacitor tiene dos placas conductoras separadas por un medio dieléctrico, una de las cuales está conectada a un voltaje positivo y la otra a un voltaje negativo. Dado que el medio dieléctrico no permite el flujo de carga, la carga se acumula en la superficie de las placas, lo que se conoce como capacitancia.

La capacitancia depende de varios factores, incluido el espacio entre las placas. Su capacitancia es inversamente proporcional al espacio entre las placas. Este principio de funcionamiento de los condensadores variables se utiliza en los diodos varicap.

Funcionamiento del diodo Varactor

Un diodo varactor es una unión PN formada por la unión de una capa semiconductora tipo P y una capa semiconductora tipo N. La capa de tipo P tiene principalmente cargas positivas y la capa de tipo N tiene principalmente cargas negativas.

Las cargas se combinan en el medio, neutralizándose entre sí y formando un espacio entre las capas llamado regiones de agotamiento. La región de empobrecimiento está libre pero no permite que estos portadores fluyan a menos que se aplique un potencial eléctrico.

La estructura general formada parece un capacitor cuya capacitancia depende del ancho de la región de agotamiento.

La concentración de agotamiento del diodo PN convencional y el diodo varactor es la concentración de dopaje. En un diodo convencional, la concentración de dopaje es uniforme, mientras que en un diodo varicap, la concentración es baja cerca de la unión y disminuye hacia las terminales exteriores.

Diodo Varactor de polarización directa

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Cuando el diodo varactor tiene polarización directa, el ánodo se conecta al terminal positivo y el cátodo al terminal negativo de la fuente de tensión. Al aplicar un potencial, el ancho de la región de agotamiento disminuye y finalmente se vuelve más delgado, como se muestra en la figura anterior, y una gran corriente fluye a través del diodo. Por lo tanto, el diodo varicap no se usa en polarización directa porque transporta corriente.

Diodo Varactor de polarización inversa

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Cuando el diodo varactor se conecta en polarización inversa, el ánodo se conecta negativo y el cátodo se conecta al terminal positivo de la fuente de voltaje. Un voltaje inverso aplicado aleja la carga de la unión, ampliando la región de agotamiento. A medida que aumenta el voltaje inverso, también aumenta la región de agotamiento. Por lo tanto, el voltaje aplicado puede controlar el ancho de la región de agotamiento.

Funcionamiento del diodo Varactor

La estructura se parece a la de un capacitor donde la capa semiconductora son dos placas conductoras que almacenan carga, mientras que la región de agotamiento es el espacio dieléctrico entre ellas. La capacitancia de la unión PN se llama capacitancia de la unión.

La carga se almacena en la capa opuesta dada por polarización inversa. A medida que disminuye el ancho de agotamiento, se almacena más carga. Esa es la capacitancia aumenta. A medida que aumenta el ancho de agotamiento, se puede variar menos carga y capacitancia del diodo varactor variando el voltaje inverso.

¿Qué es un diodo varactor? Símbolo, Trabajo, Características, Aplicaciones

Por lo tanto, la ecuación del capacitor variable se puede usar para calcular la capacitancia del diodo varactor. La expresión de la capacitancia de unión de un diodo varactor está dada por

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Dónde,

Cj = Capacitancia de unión
ε = constante dieléctrica del semiconductor
A = Área de la sección transversal de la junta
D = Ancho de la región de agotamiento.

Los diodos varactores se utilizan como condensadores para almacenar y no para conducir carga. Conduce cuando tiene polarización directa y bloquea (almacena) la carga cuando tiene polarización inversa. Por lo tanto, los diodos varicap se usan solo en polarización inversa y nunca en polarización directa.


Curva característica: voltaje de polarización inversa de capacitancia

Los diodos convencionales tienen tensión-corriente (VI) es una característica importante. En el caso de los diodos varactores, la capacitancia-voltaje (CV) es la característica eléctrica más importante.

De la siguiente figura, se puede ver que la capacitancia (Cj) disminuye al variar la magnitud del voltaje inverso (VR) en función del ancho de la región de agotamiento, d. Mientras los fabrica, los niveles de dopaje se pueden controlar para lograr una curva CV particular.

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Ventajas del diodo Varicap

  1. La principal ventaja es que la capacitancia se puede controlar fácilmente variando el voltaje aplicado.
  2. Los diodos Varicap generan menos ruido en comparación con otros diodos de unión PN. Por tanto, en los diodos varactores, la pérdida de potencia debida al ruido es baja.
  3. Son mucho más pequeños y pesan menos.
  4. Es más confiable que otro diodo PN.
  5. Es un diodo de bajo costo, por lo que su uso en diversas aplicaciones es económico.

Desventajas del diodo Varicap

  1. Estos están especialmente diseñados para trabajar en modo de polarización inversa, es de menor importancia cuando se opera en polarización directa.
  2. Su voltaje inverso no debe exceder el voltaje de ruptura, de lo contrario provocará daños.

Aplicaciones del diodo Varactor

Algunas aplicaciones de la varicap diodos son los siguientes.

sistema de radiofrecuencia – El diodo varactor se usa ampliamente en muchos diseños en sistemas de radiofrecuencia (RF). Un voltaje de control aplicado puede variar la capacitancia dentro de un circuito usando diodos varicap. Esto les da una capacidad excepcional porque los diodos varactores se utilizan en la industria de RF.

Receptores de radio – Los diodos Varicap se utilizan en los receptores de Radio para la sintonización.

multiplicador de frecuencia – Se utiliza en el bucle de enganche de fase para la modulación de frecuencia. Los diodos Varactor ayudan a lograr la modulación de frecuencia. Los diodos varicap juegan un papel vital en los dispositivos de comunicación.

Amplificadores paramétricos – El diodo varicap se utiliza en amplificadores paramétricos como un componente importante. Estos diodos se utilizan en muchos circuitos y dos sectores principales.

Filtros RF – Es posible sintonizar filtros utilizando diodos varactores. Es posible que se requieran filtros de seguimiento en los circuitos del receptor frontal donde los filtros están habilitados para rastrear la frecuencia de las señales recibidas.

Osciladores controlados por voltaje (VCO) – Los VCO se utilizan para muchas aplicaciones y los osciladores dentro de un bucle de sincronización de fase son la región principal. Los osciladores controlados por voltaje (VCO) están presentes en casi todos los receptores y radios inalámbricos.

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