Diode varicap

La diode à capacité variable ou varicap est une sorte de diode utilisée comme condensateur variable.



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La diode à capacité variable ou varicap est une sorte de diode utilisée comme condensateur variable.

Représentation symbolique d'une diode varicap

Fonctionnement

Lors de son utilisation, la diode varicap (terme qui est une abréviation de l'anglais variable capacity) est polarisée en inverse (sens bloqué), elle fonctionne alors comme un condensateur dont la capacité est ajustable selon la tension (négative) appliquée sur la diode. Cela est la conséquence de la largeur variable de la zone de déplétion selon la tension aux limites de la diode, car la variation de la largeur de cette zone entraîne une variation de la capacité de la diode. Le plus souvent, la largeur de la zone de déplétion est proportionnelle à la racine carrée de la tension appliquée; et la capacité est inversement proportionnelle à cette largeur. Ainsi la capacité de la diode est inversement proportionnelle à la racine carrée le la tension appliquée.

Toutes les diodes ont plus ou moins cette propriété, mais les diodes varicap sont optimisées de façon à obtenir la capacité désirée et une bonne variabilité de celle-ci. Tandis que dans une diode classique la capacité est réduite au maximum.

Il est important de savoir que l'ensemble des varicaps ne sont pas des diodes. En technologie CMOS, les varicaps peuvent être constitués de manière identique aux transistors NMOS. En comportant une région fortement dopée positivement (P+) positionnée à l'intérieur d'une zone faiblement dopée négativement (NWELL), ce type de varicap présente une capacité comparable à celle des transistors NMOS, qui pour leur part comportent une zone fortement dopée négativement (N+) localisée à l'intérieur d'une zone faiblement dopée positivement (PWELL) de façon à former une jonction P-N.

Utilisations

Les diodes varicap sont utilisées dans les circuits d'accord des récepteurs radios et des téléviseurs : elles permettent de faire fluctuer la capacité du circuit d'accord, et par conséquent sa fréquence de résonance, en changeant la tension de commande appliquée sur la diode (qui provient d'un potentiomètre connecté généralement entre le pôle + et le pôle - de l'alimentation).

Dans les récepteurs superhétérodyne, elles sont à la fois utilisées dans le circuit d'accord de l'étage d'entrée et dans le circuit d'accord de l'oscillateur local

Les diodes varicap ont progressivement remplacé les condensateurs variables :

- elles sont bien plus petites,

- elles sont moins coûteuses (quelques dizaines de centimes),

- elles ne s'usent pas (contrairement au condensateur variable, qui s'use par lors du déplacement des lames).

Elles permettent de réaliser des récepteurs à affichage numérique : la tension de commande provient d'une conversion numérique-analogique de la fréquence choisie.

Elles ont un petit inconvénient : pour couvrir une bande large, comme la bande FM (88-108 MHz), elles nécessitent une variation de tension élevée (typiquement 28 V). Pour obtenir cette tension à partir de la tension d'alimentation du récepteur (fréquemment 9 ou 12 V), on peut utiliser un convertisseur à pompe de charge).

Les varicaps sont aussi fréquemment utilisées dans les VCO (oscillateurs commandé en tension).

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