Как работает варикап

Варикап, это полупроводниковый диод с ярко выраженной зависимостью электрической ёмкости p-n перехода от значения приложенного обратного напряжения.

Электрическая ёмкость p-n перехода выражает способность полупроводникового материала, легированного примесью накапливать некоторое количество электронов, подобно тому, как в электрическом конденсаторе электроны могут накапливаться в пористой структуре диэлектрика на границе металл-диэлектрик.

Рисунок 1. Вольфарадная характеристика (ВФХ) варикапа.

В зоне p-n перехода варикапа при приложении к нему обратного напряжения образуется слой (область), препятствующий движению электронов и вытесняющий их при увеличении своих размеров. При минимальном обратном напряжении толщина этого слоя минимальна, объём легированного примесью полупроводника, в котором могут накапливаться электроны имеет максимально возможный для конкретного диода объём, и этому объёму соответствует максимальная электрическая ёмкость его p-n перехода.

Увеличение обратного напряжения на варикапе приводит к увеличению толщины слоя, вытесняющего электроны, уменьшению объёма легированного примесью полупроводника, способного накапливать электроны и соответствующему уменьшению электрической ёмкости p-n перехода.

На рисунке 1 изображена вольтфарадная характеристика варикапа. Сн – номинальная ёмкость варикапа, приводимая, как правило, для обратного напряжения U(Сн)=4 В. Смин – минимальная ёмкость варикапа, соответствующая максимально допустимому приложенному обратному напряжению.

Варикапы работают только при обратном напряжении, с увеличением которого ёмкость перехода уменьшается, поэтому рассматривать их как конденсатор не совсем уместно. Но благодаря своим необычным свойствам варикапы получили широкое применение в радиотехнике.