didodos varactores
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DIDODOS VARACTORES (VARICAP)
VARACTOR DIODE
Cesar Joel Pineda Torres
Fredy Manrique Latorre
Liz Angélica Ramos
Estudiante de ingeniería electrónica grupo electrónica uno facultad de ingeniería Universidad Distrital Francisco José de caldas
RESUMEN
En la actualidad la tecnología se encuentra hasta en los lugares más inhóspitos, las telecomunicaciones se han desarrollado de forma tal que mensajes que antes duraban meses en llegar a sus destinos hoy solo toman un par de segundos en dar la vuelta al mundo, todo esto es posible gracias a los avances en la creación de nuevos dispositivos que han sido desarrollados a partir de los elementos electrónicos mas básicos tales como resistencias, diodos etc. Los dispositivos de dos terminales han jugado un papel importante en este proceso y este manuscrito se dedicara a analizar uno de estos, el diodo varactor o varicap que esta presente en procesos de sintonización de señales.
Palabras claves: diodo varactor, dispositivo de dos terminales.
ABSTRACT
today technology has reached all the world even the most inhospitable places, telecommunications has developed in a way that letters that takes months to get destiny today take just a few seconds to go around the world. This is possible because of the advances on the creation of new tools that has been developed from the simplest electronical elements like diodes resistances etc. Two terminal devices have played an important role in this process. This work analyze the behavior of one of this devices the varactor diode.
Key words: varactor diode, Two terminal devices.
INTRODUCCIÓN
Existe una amplia variedad de dispositivos de dos terminales semiconductores que están hechos con una unión p-n tales como el diodo rectificador o el diodo Zener, pero que cuentan con comportamientos diferentes que se aplican en determinadas situaciones. La creación de estos se da a partir de la necesidad humana de manipular señales eléctricas para fines determinado como el envío de señales multimedia (archivos de audio, imágenes etc.) o el simple hecho de romper la barrera de la distancia para las comunicaciones o tal vez almacenar información de manera eficaz .
El paso a los semiconductores se da debido a la necesidad de reducir el tamaño de los elementos e independizar su comportamiento de factores externos como la temperatura de lo cual surgen los materiales semiconductores que son aquellos que permiten modificar su conductividad dependiendo de señales eléctricas como el voltaje lográndose este propósito mediante la mezcla de elemento comunes intrínsecos que son materiales semiconductores puros con ciertos grupos de la tabla periódica; a este proceso se le conoce como dopaje. Los primeros semiconductores estaba hechos con silicio y germanio que al combinarlos con elementos del grupo cinco se alteraba su conductividad y se obtenían materiales semiconductores de tipo N y al mezclarlos con elementos del grupo tres se obtenían semiconductores de tipo P.
Al combinar materiales de tipo N con tipo P se da origen a lo que conocemos hoy en día como diodo. El diodo es un dispositivo semiconductor no lineal de dos capas que conduce corriente en un solo sentido. Etimológicamente la palabra diodo significa dos caminos.
Con el surgimiento del diodo nace una nueva terminología tal como voltaje umbral, este es voltaje necesario para romper la barrera que impide que el elemento conduzca este varia dependiendo de la composición del diodo si es de silicio el voltaje umbral es de 0.7 voltios y si es de germanio 0.3 voltios.
Bajo este principio se dio forma a los demás diodos como el Zener, el túnel, el fotodiodo y uno en especial que será de nuestro interés durante el desarrollo de este artículo el diodo varactor.
1. DIODO VARACTOR O VARICAP
Los diodos varactores también conocidos como varicap o VVC (capacitancia variable con el voltaje) son capacitores de semiconductor variable y dependientes del voltaje. Su operación depende la capacitancia que exista entre la unión p-n cuando este se encuentra en polarización inversa. Bajo este comportamiento se establece que hay una región de carga no cubierta sobre ambos lados de la unión que con las regiones forman la denominada región de agotamiento. Esta zona de agotamiento actúa como un dieléctrico ya que no hay ninguna carga o flujo de corriente y se forma en la zona de juntura, Esta zona de agotamiento define el ancho de agotamiento.
Al polarizar un diodo de forma directa se observa que, además de las zonas constitutivas de la capacidad buscada, aparece en paralelo con ellas una resistencia de muy bajo valor óhmico, lo que conforma un condensador de elevadas pérdidas. Sin embargo, si polarizamos el mismo en sentido inverso la resistencia paralelo que aparece es de un valor muy alto, lo cual hace que el diodo se pueda comportar como un condensador con muy bajas pérdidas
La capacitancia de transición establecida por las cargas aisladas no cubiertas está determinada por
Ct=∈ AWd
Donde ∈ es la permitividad de los materiales semiconductores, A es el área de la unión p-n y Wd es el ancho del agotamiento.
El tamaño de la zona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada al diodo, esto causa que a región aislante incremente separando las áreas semiconductoras. Si la tensión aplicada aumenta la capacitancia disminuye, si la tensión disminuye la capacitancia aumenta.
En términos de la polarización inversa aplicada la capacitancia de transición esta dada de forma aproximada por
Ct= k
(Vt+VR)n
Bajo esta expresión determinamos a K como la constante caracterizada por el material semiconductor y las técnicas de fabricación, Vt como el potencial en punto de inflexión, VR como la magnitud del potencia de polarización inversa aplicado y n como 1/2 para uniones de aleación y 1/3 para uniones de difusión.
El diodo varicap se puede representar con los siguientes símbolos
Imagen 1 Símbolo del diodo varactor o varicap
A continuación se presentara un modelo aproximado de un circuito equivalente a un diodo varicap cuando se encuentra en la región de polarización inversa
Imagen 2 Circuito equivalente polarización inversa
2. APLICACIÓN
El uso mas común para este tipo de diodos es la de sustituir complejos sistemas mecánicos de condensadores variables en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción.
Un ejemplo cotidiano es la realización de los circuitos de sintonía de un radio ;como es sabido el circuito de sintonía de un receptor de radio, de acuerdo con sus características eléctricas permite que circulen por el las débiles corrientes eléctricas captadas por la antena en realidad la antena receptora capta todas las señales de radio presentes en el espacio en que esta situada, pero sobre ellas actúa la acción seleccionadora del circuito de sintonía del receptor, que solo deja pasar una de ellas. Esta señal es precisamente la que corresponde a la frecuencia de oscilación determinada por las características de la bobina y del diodo varicap varían de acuerdo con la tensión inversa que se le aplica a través del potenciómetro por tanto variando las características de un solo elemento del circuito de sintonía, se puede variar la frecuencia de oscilación del circuito y de esta manera seleccionar la señal de radio deseada.
El circuito correspondiente al anterior ejemplo tomado de un articulo realizado por Juan Mestres Vidal es:
Imagen 3 Circuito de sintonía
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Pearson Prentice Hall; (2003). Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos (8 ed.)
[2] Juan Mestre Vidal (1991), El diodo varicap; En Radiorama , pp 16-18.
[3] Wikipedia , Diodo varicap http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Varicap
[4] Electronica unicrom, diodo varactor (varicap) http://www.unicrom.com/Tut_diodo_varactor.asp
[5] Ecu Red diodo varicap http://www.ecured.cu/index.php/Diodo_varicap