دیود خازنی یا واراکتور - Varactor

دیود خازنی یا واراکتور (Varactor)

نام دیود خازنی یا واراکتور (Varactor) از ترکیب حروف اول دو واژه خازن و متغیر (Variable Capacitor) ایجاد شده است.
این نوع از دیودها تحت بایاس معکوس مانند یک خازن متغیر عمل می‌کنند. گاهی دیود خازنی را دیود واریکاپ (Varicap Diode)، دیود تنظیم (Tuning Diode)، دیود راکتانس متغیر (Variable Reactance Diode) یا دیود خازن متغیر (Variable   Capacitance Diode) نیز می‌گویند
 
دیود خازنی چیست ؟
دیود خازنی هم دیودی بوده که در بایاس معکوس عمل می کند و
هم وظیفه خازن را بر عهده دارد، البته خازنی که ظرفیت آن با ولتاژ مدار تغییر می کند.

در واقع دیود خازنی یک نوع از خانواده دیود های پیوند P-N است که
به علت ساختار متفاوت آن می تواند رفتاری مشابه خازن با ظرفیت متغیر نشان دهد
اساساً آنها را می توان به دو دسته کاربردی اصلی تقسیم کرد: تنظیم و تولید هارمونیک. همانطور که انتظار می رود، این نوع دیود دارای الزامات و مشخصه متفاوتی هستند، اما دارای ویژگی مشترک داشتن ظرفیت اتصال متغییر با ولتاژ هستند.

عملکرد دیود خازنی به این صورت است که :
اثر خازنی در یک وارکتور از ناحیه تخلیه که مواد p و n را در یک دیود از هم جدا می کند، ناشی می شود. با یک یادآوری ساده از فیزیک می توان گفت اتصال  ناحیه تخلیه به دلیل عدم وجود حامل های متحرک، مقاومت بالایی دارد و به همین دلیل، دی الکتریک خوبی به وجود می آید . هنگامی که یک بایاس معکوس روی دیود اعمال می شود، ناحیه تخلیه گسترش می یابد و اگر ولتاژ بیشترشود ، ناحیه تخلیه باریک خواهد شد. نواحی p و n همانند صفحات رسانا هستند و می دانیم هر چه صفحات خازن به هم نزدیکتر باشد، مقدار ظرفیت خازن بیشتر می شود، به طوری که در بایاس صفر یا کمی ولتاژ مثبت، حداکثر مقدار ظرفیت به دست می آید. و همچنین کمترین ظرفیت ، زمانی رخ می دهد که ناحیه تخلیه گسترده تر شود
پی می توان نتیجه گرفت اگر ولتاژ زیاد به دو سر دیود  وارد شود ظرفیت خازنی آن کاهش پیدا می کند و همچنین اگر ولتاژ کاهش پیدا کند ظرفیت خازنی ورکتور افزایش پیدا می کند.

عامل کاهش ظرفیت با افزایش ولتاژ در ورکتور :

اما چه عاملی باعث می شود که ورکتور این گونه عمل کند؟

همان گونه که اشاره شد خازن ها از دو صفحه رسانا و یک عایق ما بین این دو صفحه تشکیل شده اند.
هرچقدر ضخامت عایق کمتر باشد، صفحات به یکدیگر نزدیک تر بوده و چون بارهای غیر همنام همدیگر را جذب می کنند تمایل بیشتری به حضور و تجمع در صفحات رسانا پیدا می کنند.
از طرف دیگر هرچقدر ضخامت عایق بیشتر شود بارهای الکتریکی تمایل کمتری به تجمع در صفحات رسانا را پیدا می کنند و در نتیجه ظرفیت ذخیره بار الکتریکی خازن کاهش پیدا می کند.
هنگامی که ولتاژ معکوس به مقدار زیاد به ورکتور وارد شود (شکل سمت راست) ضخامت لایه عایق H افزایش یافته، فاصله صفحات E و F بیشتر شده و
در نتیجه ورکتور مقدار کمی انرژی الکتریکی ذخیره می کند.

پیوند داخلی دیود خازنی

زمانی که ولتاژ معکوس کمی به آن وارد شود ضخامت لایه عایق C کاهش پیدا کرده، صفحات A و B به یکدیگر نزدیک تر شده و
در نتیجه ظرفیت ذخیره بار الکتریکی ورکتور افزایش پیدا می کند.

علت استفاده از دیود خازنی (Varactor Diode)
این دیود مانند خازن متغیر نیست که تحت تأثیر گرد و غبار یا رطوبت قرار گیرد و برای کنترل از راه دور و تنظیم دقیق ایده آل اس
به زبان ساده می توان گفت که در هر مداری که نیاز باشد ظرفیت یک خازن با توجه به مقدار ولتاژ تغییر پیدا کند از دیود خازنی یا وکتور استفاده می شود.
به‌طور معمول دیودخازنی در تقویت‌کننده‌های پارامتری، اسیلاتورهای پارامتری و اسیلاتور کنترل‌شده با ولتاژ و سینتی سایزرهای فرکانس است.
ولی عمده‌ترین کاربرد آن در خازن کنترل شده با ولتاژ است. در بعضی موارد هم از این دیود می‌توان به عنوان یکسوساز استفاده کرد.
طرز کار  دیودخازنی‌ به این شکل است که در بایاس معکوس کار می‌کنند، بنابراین جریانی از دیود نخواهد گذشت. ولی زمانی که پهنای ناحیه تخلیه بر اثر ولتاژ بایاس دیود، تغییر کند، میزان ظرفیت خازنی دیود نیز تغییر می‌کند. عموماً پهنای ناحیه تخلیه به مجذور ولتاژ اعمالی بستگی دارد و ظرفیت خازنی دیود نسبت معکوسی با پهنای ناحیه تخلیه دارد؛ بنابراین ظرفیت خازنی دیود با مجذور ولتاژ ورودی نسبت معکوس دارد.

اما دیودخازنی‌ها به شیوه‌ای مخصوص ساخته می‌شوند که ظرفیت خازنی مناسب و رنج وسیع‌تری داشته باشند
دیوهای خازنی معمولا در مدارات فرکانس رادیویی مورد استفاده قرار می‌گیرند تا به وسیله آن‌ها ظرفیت خازنی متغیر کنترل شده با ولتاژ به وجود بیاید.
مقدار ظرفیت خازنی در دیود واراکتور با واحد پیکو فاراد (PF) اندازه‌گیری می‌شود.