Varikap diyot bir nevi kondansatördür. Devreye ters bağlanır ve uçlarına düşen gerilim arttıkça ayarlı bir kondansatör gibi kapasitesi artar
Üzerine yüksek bir gerilim geldiğinde normal diyotta bulunan yalıtkan bölge büyür ve dolayısı ile kapasite artar. Gerilim düştüğünde ise yalıtkan bölge azalacağı için dolayısıyla kapasite azalır.
Sağladığı en önemli avantaj ise, yüksek frekanslı osilasyon devreleri frekanslarının otomatik ayarı gibi işlevlerin uzaktan doğru gerilim kontrol edilerek yapılabilmesidir.
Jonksiyon diyotlara ters gerilim uygulandığı zaman kondansatör gibi çalışır. Kondansatörlere benzeyen varikap diyot, ters polarmada çalışır, uçlarına düşen gerilimin ayarlanması ile kapasitesini değiştiren ayarlı kondansatör olarak kullanılırlar. Uygulanan gerilime göre kapasitif değer değişir. Gerilim büyürse kapasitif değer düşer. Gerilime bağlı olarak kapasite değişikliği sebebiyle varikap veya varaktör denir
Varikap diyodu; ters polarma altında kapasitesi değişen diyot ya da yarı iletken kondansatör olarak tanımlanır. Varikap diyodun kapasitif değerini, PN bileşiminin fakirleştirilmiş bölgesinde belirlenmektedir. Üretimde kullanılan katkı maddesi ve fiziksel boyut kafasitif değeri etkileyen diğer etkenlerdir. Bir PN jonksiyon diyoda ters yönde gerilim uygulandığı zaman, temas yüzeyinin iki tarafında bir boşluk (nötr bölge) meydana gelir. Tıpkı bir kondansatör gibi etki gösterir.
Yarı iletkenlerin PN birleşmesinde, geçiş bölgesi, ters polarma ile genişletilebilmekte ve bundan dolayı diyotun kapasite değeri değişmektedir. Kapasitif diyotlar “ters bağlı olarak”devrede iken PN birleşim yüzeyinde elektron ve oyukların uzaklaştığı geçiş bölgesi meydana gelir.
Meydana gelen bu bölge, diyota uygulanan gerilimle doğru orantılı olarak değişir. Gerilim arttırıldıkça nötr (fakirleştirilmiş) bölge genişler. PN kristalleri iletken levha durumuna geçerken, nötr bölge de dielektrik (yalıtkan) özelliği gösterir. Bu durumda küçük kapasiteli bir kondansatör elde edilmiştir. Meydana gelen kapasite, devre gerilimi ile ters orantılıdır. Yani diyota uygulanan gerilim arttıkça kapasite azalır. Varikap, değişken kondansatör yerine kullanılabilmekte ve kondansatöre göre varikap diyot fiyatları hem ucuz, hem de çok daha az yer kaplamaktadır. Kaçak akımının çok küçük olması nedeniyle varikap olarak kullanılmaya en uygun diyotlar silikon diyotlardır.
Kapasitif diyot nedir?
Uçlarına uygulanan ters polariteli gerilime bağlı olarak kapasite değeri değişen elemanlara kapasitif diyot denir. Aşağıdaki şekilde kapasitif etkinin nasıl meydana geldiği gösterilmektedir. Varikap diyoda uygulanan ters polarma değerine bağlı olarak kapasitif etki değişir. Karekteristik eğriden görüldüğü gibi varikap diyoda uygulanan ters polarite artışı diyodun kapasitif değerini azaltır.
Hareketli plakalı ayarlı kondansatörler elektronik devre emprimeleri (bakırlı plaket) çok yer kapladığı için, küçük boyutlu ve dijital tabanlı devrelerde varikap diyotlar kullanılır.
Aşağıdaki şekilde bir normal silisyum diyot ile VARIKAP olarak yapılmış bir diyodun ters polarma altındaki kapasitif özellikleri görülmektedir.
Varikap Diyot Özellikleri
Koaksiyel cam koruyuculu, mikrojonksiyon varikap 200GHz ‘e kadar görev yapabilir.
Kapasitesi 3-100pF arasında değiştirilebilmektedir.
0-100V gerilim altında çalışabilmektedir.
Varikaba uygulanan gerilim 0 ile 100V arasında büyütüldüğünde, kapasitesi 10 misli küçülmektedir.
Varikap Kullanım Alanları
Kapasitif diyotlar ayarlı devrelerin uzaktan kontrolü, TV ve FM (radyo frekans) alıcı lokal osilatörlerinde otomatik frekans kontrolü ve benzeri devrelerde kullanılır. Telekominikasyonda basit frekans modülatörleri, arama ayar devreleri, frekans çoğaltıcılarda, frekansın 2-3 kat büyütülmesi gibi kullanım alanları vardır.
Varikap Diyot 0-100V arasındaki gerilimlerde ve 200GHz’ e kadar olan frekanslarda kullanılmaktadır. 3-100pF arasında kapasitif değeri vardır.
Telekomünakasyonda frekans kontrolünde kullanılmaktadır.
Kondasatör firmaları tarafından imalatı yapılan farklı tipte kondenser çeşitleri ve markaları vardır. Her firmanın kondenser fiyatları da markasına, gücüne, kalitesine göre değişmektedir.
Varikap Diyot Çeşitlerinden Bazıları
BB105A, B: UHF frekanslı devrelerde kapasite değiştirmek için kullanılır.
BB121A, B: VHF/UHF frekanslı devrelerde kapasite değiştirmek için kullanılır.
BB143A, B: FM/VHF frekanslı devrelerde kapasite değiştirmek için kullanılır.
BB110: FM/VHF frekanslı devrelerde kapasite değiştirmek için kullanılır.
BB112: GM frekanslı devrelerde kapasite değiştirmek için kullanılır.
Varicap diyotlu osilatör
Yukardaki devrenin VT voltajı değiştirildikçe varicap diyotlar ve L bobini tarafından belirlenen osilasyon frekansı da değişir. Osilatörün kararlı çalışması için VT gerilimi iyi regüle edilmeli ve şebeke gürültüsünden C kondansatörü yardımı ile arındırılmalıdır. Osilatör frekansının çok kararlı olması isteniyorsa özellikle VT varicap gerilimi zamanla değerini değiştirmeyecek ve ısı ile değerini değiştirmeyecek şekilde olmalıdır. Varicap diyotlar bütün alıcı ve verici devrelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle PLL li osilatör devrelerinde tercih edilmektedir. Ayrıca normal değişken kondansatörlere göre son derece az yer kapladıkları için tercih edilmektedir.
Varikap diyotlu frekans çarpıcı:
L1 C1 rezonans devresi bir seri rezonans devresi olup bu devrede sadece rezonans frekansındaki giriş sinyalinin varicap kondansatöre ulaşmasını sağlar. Başka frekanstaki giriş sinyallerinin devreye girmesine engel olur. Varicap diyot üzerine gelen f değerindeki giriş sinyalinin harmoniklerini üretir. Bu harmonikler içinde ana frekans olan f frekansı ile bu frekansın katları bulunmaktadır. L2 C2 devresi bu harmoniklerden sadece ana frekansın 2 katı değerde olanını geçirmek üzere tasarlanmıştır. Devrenin çıkışında giriş frekansının 2 katı değerinde sinüs sinyali elde edilir.
Ani Toplamalı Diyot ( SRD )
Ani Toplamalı / toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar ( SRD ) varaktör diyotların daha da geliştirilmişlerdir. Varaktör diyotlar ile frekansların iki ve üç kat büyütülmeleri mümkün olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katları elde edilebilmektedir.
