Varikap Diyot

Varikap veya varaktör diyot, terminalleri boyunca değişen ters öngerilim voltajı altında değişken bir kapasitör görevi gören pn bağlantı diyotudur. Başka bir deyişle, pn yarı iletken bağlantısındaki kapasitansı, terminallerine uygulanan voltajdaki değişiklikle değişen özel olarak tasarlanmış bir yarı iletken diyottur. Değişken kondansatör gibi davranabilen bir diyot olduğu için varaktör diyot olarak adlandırılır.

Esas olarak, kapasitans değerini değiştirmek için mekanik olarak çalıştırılması gereken değişken kapasitörlerin yerini almak için kullanılır. Varikap diyotun avantajı, kapasitansının sadece terminallerindeki voltajı değiştirerek değiştirilebilmesidir. Varaktör diyot, masa şeklindeki bir yapıya bağlı n-tipi katman ile birbirine sıkıştırılmış p-tipi ve n-tipi yarı iletken katmanlardan oluşur. Altın kaplama molibden saplama, masa tipi yapısı aracılığıyla n-tipi katmana bağlanır ve katot terminali görevi görür. P-tipi katman, bir altın tel aracılığıyla başka bir altın kaplama molibden saplamasına bağlanır. Molibden saplamalarının bir kısmı hariç, tüm düzenleme seramik bir tabaka içine alınmıştır.

Varikap diyotun p-tipi ve n-tipi katmanları, kullanıldığı uygulama türüne bağlı olarak silikon veya galyum arsenitten oluşur. Düşük frekanslı uygulamalar için silikon, yüksek frekanslı uygulamalar için galyum arsenit kullanılır.

Geleneksel diyotlar için, p-tipi ve n-tipi yarı iletken katmanlar, iletkenliği artırmak için safsızlıklarla eşit şekilde katkılanır. Ancak varaktör diyotlar söz konusu olduğunda, pn bağlantısının yakınındaki safsızlıkların konsantrasyonu çok daha azdır ve katmanın diğer yüzeyine doğru ilerledikçe kademeli olarak artar.

Varikap Diyot Nasıl Çalışır?

Varikap diyotun çalışma prensibi öğrenmemiz için önce değişken bir kapasitörün çalışma prensibini anlamanız gerekir.

Bir kapasitör, iletken olmayan bir dielektrik ortamla ayrılmış iki iletken yüzeyden oluşur. Yüzeylerden biri pozitif voltaja, diğeri negatif voltaja bağlandığında, pozitif ve negatif taşıyıcılar arasındaki çekim nedeniyle, bir yüzeyde pozitif yük, diğerinde negatif yük birikir. Biriken yük miktarına kapasitans denir. İki yüzey arasındaki boşluğu azaltırsak, pozitif ve negatif yük taşıyıcıları arasındaki çekim kuvveti artar ve böylece yüzeyde daha fazla yük birikir, yani kapasitans artar.

Yüzeyler birbirinden uzaklaştığında ise tam tersi olur, yani kapasitans azalır. Değişken bir kapasitör, kapasitansı etkili bir şekilde değiştiren yüzeyler arasındaki boşluğu değiştirmemize izin veren mekanik bir düzenlemeye sahiptir.

Şimdi bir pn bağlantı diyotunun çalışmasına geri dönelim. Diyotun p-tipi tabakası pozitif yük taşıyıcıları ve n-tipi katmanı negatif yük taşıyıcıları ile doldurulur. İki katman arasındaki temas yüzeyinin yakınında, pozitif ve negatif yükler birbirini yayar ve nötralize eder. Bu bölge tükenme bölgesi olarak bilinir.

Harici bir voltaj uygulanmadıkça yük taşıyıcıların tükenme tabakası boyunca daha fazla difüzyonu mümkün değildir. Bu nedenle, tükenme tabakası etkili bir şekilde bir yalıtkan görevi görür.

Tükenme katmanının genişliği, p ve n tipi katmanlar boyunca uygulanan voltaja bağlıdır. İleri öngerilim voltajı uygulanırsa, yani p tipi katmana pozitif voltaj ve n tipi katmana negatif voltaj uygulanırsa, tükenme genişliği azalır, belirli bir voltajın üzerinde tamamen kaybolur. Bir ters önyargı uygulanırsa, yani n-tipi katmana pozitif voltaj, p-tipi katmana negatif voltaj verilirse tükenme tabakasının genişliği artar.

Varikap Diyot Sembolü

Varikap Diyot Sembolü

Basitçe söylemek gerekirse, tükenme bölgesinin genişliği, sadece p ve n tipi yarı iletken katmanlar boyunca voltajı ayarlayarak gerekli bir değere değiştirilebilir. Bu nedenle, şimdiye kadar kapasitör ve diyot arasındaki benzerlikleri ters önyargıda gözlemlemiş oluruz. Diyottaki tükenme tabakası, yalıtkan görevi gören ve yük taşıyıcıların bir taraftan diğerine akışını önleyen bir kapasitördeki dielektrik ortama benzer.

Bu nedenle, diyot boyunca ters öngerilim voltajı uygulandığında, ilgili yük taşıyıcıları tükenme katmanının her iki tarafında birikir. Bu, diyotun bir miktar kapasitans kazanmasını sağlar ve buna bağlantı kapasitansı denir. Varikap diyot, ters önyargı uygulandığında yük taşıyıcıları depolama yeteneğini geliştirmek ve böylece bir kapasitör görevi görmesine izin vermek için özel olarak tasarlanmıştır.

Bağlantı kapasitansı, tükenme tabakasının genişliği ile ters orantılıdır, yani tükenme tabakasının genişliği daha azsa, kapasitans daha fazla olacaktır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, bir varaktör diyotun kapasitansını artırmamız gerekirse, ters öngerilim voltajı azaltılmalıdır. Tükenme tabakasının genişliğinin azalmasına neden olarak daha yüksek kapasitansa neden olur. Benzer şekilde, ters öngerilim voltajının arttırılması kapasitansı azaltmalıdır.

Sadece uygulanan voltajı değiştirerek farklı kapasitans değerleri elde etme yeteneği, normal bir değişken kapasitörle karşılaştırıldığında varaktör diyotun en büyük avantajıdır.

Varikap Diyotun Kullanım Alanları

Değişken voltajla değişen kapasitansın özel özelliği nedeniyle, varaktör diyotlar çoğunlukla kapasitans değerinin çıkış modülasyon frekansını belirlediği frekans modülasyonunda veya ayar devrelerinde kullanılır. Varikap diyotun kullanım alanları göz atalım.

  • Otomatik Frekans Kontrol Cihazları (AFC’ler)
  • Ultra Yüksek Frekanslı Televizyonlar
  • Yüksek Frekanslı Radyolar
  • Frekans Çarpanları
  • Bant Geçiren Filtreler
  • Harmonik Jeneratörler

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here