VARIKAPY
Varikapy, neboli kapacitní diody, to je oblast, o které jsem se zde již zmiňoval v souvislosti s laděnými obvody. Pro upřesnění uvádím podrobnosti o jejich konstrukci a funkci.
Jejich zásadní vlastností je, že dokáží měnit svou vlastní kapacitu v závislosti na velikosti přivedeného závěrného napětí. Varikapy jsou určeny pro použití v nejrůznějších elektrických obvodech, kde je zapotřebí elektricky měnit kapacitu, jako například v radiopřijímačích, televizorech, nebo v nevýkonových obvodech vysílačů. Dříve se k tomuto účelu používaly kondenzátory s proměnnou kapacitou, které však zabíraly hodně místa, nehledě k jejich dalším nedostatkům. Použití varikapu umožňuje značně zmenšit rozměry a hmotnost těchto přístrojů, nehledě k ještě dalším výhodám.
Jak takový varikap vypadá je vidět na následujícím obrázku.
Jeho vnitřní konstrukce je téměř stejná, jako u všech ostatních polovodičových diod, tedy také bývají plošné nebo hrotové, z křemíku, galiumarsenidu nebo germania, u nichž je v závěrném směru závislost kapacity na napětí ještě posílena. Skládá se ze dvou příměsových polovodičů – jeden polovodič je typu N (katoda) a druhý polovodič je typu P (anoda). Na rozhraní polovodičů vznikne přechod P-N (hradlová vrstva). Vnitřní konstrukce plošného varikapu je znázorněna na dalším obrázku.
Na horní straně je nanesena kapka trojvalenčního kovu, obvykle india In+3. Atomy india difundují (pronikají) do polovodičové vrstvy a na jeho povrchu vytvoří vrstvu typu P. Pro ochranu před mechanickým poškozením a působením světla, prachu a vlhkosti je dioda umístěna v hermeticky uzavřeném krytu.
Napěťově-kapacitní charakteristika varikapu – je hlavní vlastností této součástky.Průběh této charakteristiky je znázorněn na dalším obrázku, z něhož je patrné, že žím je připojeno větší závěrné napětí, tím je kapacita varikapu menší. Laicky si to můžeme představit tak, že se oblast přechodu mezi oběma vrstvami polovodičů zvětšuje, a výsledek je obdobný, jako když se od sebe vzdalují desky klasického kondenzátoru, tím také kapacita klesá. Průběhy závislosti koncentrace příměsí na vzdálenosti od přechodu mohou mít kapacitní diody pro různé účely buď lineární závislost kapacity na napětí, nebo závislost nelineární.
Na dalším obrázku je znázorněno základní zapojení varikapu při použití jako proměnná kapacita v laděném obvodu.
V tomto zapojení je na potenciometr R2 přivedeno stabilizované napětí Unap, na výstupu z běžce potenciometru obdržíme regulované napětí Ulad, proměnné od nuly (běžec potenciometru u zemního konce) až po maximální napětí (běžec až nahoře). Pokud výsledek změn napětí Ulad porovnáme s grafem závislosti kapacity na napětí, vidíme, že vlastně měníme kapacitu laděného obvodu a tím jeho rezonanční kmitočet.