Fonctionnement diode varacteur : Capacitance commandée tension
Une diode varacteur (varicap, diode accord) exploite la capacitance de la région d'appauvrissement dépendante de la tension d'une jonction PN polarisée en inverse pour agir comme condensateur accordable électroniquement.
Physique : Région d'appauvrissement comme condensateur
- Polarisation inverse élargit région d'appauvrissement (couche isolante) entre régions P et N.
- Région plus large = capacitance plus faible (C = εA/d).
- C ∝ 1 / √(VR + Vbi) pour jonction abrupte ; C ∝ (VR + Vbi)−n (n = 0,33–0,5) pour hyperabrupte.
Paramètres clés
- CJ0 / CV : Capacitance à tension inverse spécifiée (ex. 22 pF @ 4 V).
- Ratio capacitif (CR) : C(Vmin) / C(Vmax). Typique 2–5 (abrupte), 10–15 (hyperabrupte).
- Facteur Q : Facteur qualité = Réactance / ESR. Q élevé (> 100 @ 50 MHz) = faible bruit phase VCO.
- Plage tension accord : 0–30 V typique. Doit rester sous claquage (VBR).
- Gamma (γ) : Exposant sensibilité. Hyperabrupte (γ ≈ 1,5–2) donne fréquence linéaire vs tension dans réservoirs LC.
Applications
- VCO (PLL, Synthétiseurs) : Varacteur dans réservoir LC → fréquence accordée par tension commande.
- Filtres RF / Réseaux accord adaptatif : Accord antenne téléphones, IRM.
- Déphaseurs / Modulateurs : Délai phase variable tension.
- Multiplicateurs fréquence : Non-linéarité C(V) génère harmoniques.
Conseils conception
- Résistance polarisation (Rbias = 10–100 kΩ) isole commande DC du RF ; self RF (RFC) alternative.
- Découpler AC port RF (condensateur blocage DC) pour préserver polarisation.
- Minimiser inductance parasite (boîtiers 0402/0201, pistes courtes).
- Compensation température : C(V) dérive avec temp ; utiliser double varacteur ou circuit polarisation compensé température.