Варикапом называется полупроводниковый диод, в работе которого используется зависимость емкости p–n-перехода от обратного напряжения.
Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой емкостью в схемах перестройки частоты колебательных контуров, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.
Варикап работает при обратном напряжении, приложенном к p–n-переходу. Барьерная емкость перехода уменьшается по мере увеличения приложенного обратного напряжения за счет увеличения толщины перехода
C(U_{обр}) = C(0)\cdot\displaystyle\left(\frac {\phi_k} {\phi_k+U_{обр}}\right)^{\displaystyle\frac 1 m}
где UОБР – приложенное обратное напряжение; С(UОБР) – текущая емкость перехода при напряжении UОБР; C(0) – емкость при нулевом напряжении на диоде; φK – контактная разность потенциалов; m = 2…3 – показатель степени.
С ростом обратного напряжения основные носители p и n областей оттягиваются полем внешнего напряжения вглубь полупроводникового материала, расширяя толщину двойного запирающего слоя (диэлектрического промежутка), тем самым уменьшая барьерную емкость перехода.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) — отношение относительного изменения емкости к вызвавшему его абсолютному изменению температуры окружающей среды:
TKE = \displaystyle\frac {\Delta C} {\Delta T^o}
ТКЕ является характеристикой температурной стабильности емкости перехода.
При работе со значительными реактивными токами важное значение приобретает также добротность варикапа, определяемая как отношение реактивного сопротивления варикапа к полному сопротивлению.
Основными параметрами варикапа являются:
- начальная емкость варикапа C(0);
- минимальная емкость при максимальном напряжении Cmin;
- коэффициент перестройки Kc= C(0)/ Cmin;
- добротность Q;
- максимально допустимое обратное напряжение UОБР max;
- максимально допустимая мощность Pmax
- температурный коэффициент емкости ТКЕ;
Промышленно выпускаются варикапы с начальной емкостью порядка 1…100 пФ. Их максимально допустимые напряжения колеблются в пределах 25…120 В, а максимально допустимые мощности – в пределах 0,005…5 Вт.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили варикапные матрицы, представляющие собой встречно последовательное соединение двух варикапов. Такое соединение позволяет устранить протекание постоянного тока при любом направлении включения матрицы