Une diode varactor, plus communément appelée varicap, est un dispositif électronique à semi-conducteur très proche d’une diode standard mais avec certaines capacités similaires à un condensateur. La différence entre un varactor et une diode standard est qu’une diode standard est conçue pour minimiser la capacité de l’appareil, tandis qu’une diode varactor est conçue pour utiliser et exploiter la capacité. Les diodes varactor sont couramment utilisées dans l’électronique paramétrique, comme les amplificateurs paramétriques et autres circuits d’accord qui peuvent être modifiés par un changement de tension.
Toutes les diodes sont constituées de deux morceaux de matériaux différents fusionnés avec un fil attaché à chaque extrémité. Un matériau est chargé négativement, appelé cathode, et l’autre est chargé positivement, appelé anode. Lorsqu’une diode est créée pour la première fois, ces deux matériaux échangent des électrons là où ils se rencontrent, créant une zone à l’intérieur de la diode appelée couche d’appauvrissement, qui n’a pas de charge privilégiée. La création des deux charges différentes dans la diode est réalisée en ajoutant un matériau chargé négativement ou positivement à la matrice de la diode. Dans une diode normale, ce matériau chargé est ajouté aussi uniformément que possible sur les largeurs de la cathode et de l’anode pour permettre à la diode de changer d’état aussi rapidement et à une tension aussi basse que possible.
Si une tension négative est appliquée au fil d’anode d’une diode, le potentiel de la tension négative se combine avec le potentiel de la cathode négative. Une fois que cette force est suffisamment forte pour combler la couche d’appauvrissement, elle traversera facilement l’anode chargée positivement de la diode et la diode conduira l’électricité. On dit qu’une diode dans cet état a une polarisation directe.
Lorsque la même tension est appliquée au fil cathodique d’une diode, la couche d’appauvrissement s’élargit des deux côtés de l’anode, l’anode positive étant prise en sandwich entre les deux forces négatives créant un champ électrique capacitif à l’intérieur de la diode. Au début, ce champ ne fait que ralentir le flux de courant électrique traversant la diode, mais à mesure que la tension augmente et que le champ s’intensifie, le champ finira par devenir suffisamment fort pour empêcher le courant électrique de traverser complètement la diode. On dit qu’une diode dans cet état a une polarisation inverse.
La plupart des diodes sont conçues pour traverser la zone aussi rapidement que possible lorsque le courant circule encore et qu’un champ électrique capacitif existe. Une diode varactor, cependant, est conçue pour fonctionner dans cette zone. Contrairement à une diode standard, le matériau chargé dans un varactor est ajouté selon un modèle de gradient, qui fait varier la force de la charge sur la largeur de la cathode et de l’anode. La couche d’appauvrissement d’une diode ainsi construite varie en largeur proportionnellement à la tension qui lui est appliquée. En conséquence, la diode peut agir comme un condensateur variable avec le champ capacitif, diminuant lorsque plus de tension est appliquée et augmentant lorsque moins de tension est appliquée.
La diode varactor peut être utilisée à la place d’un dispositif plus coûteux et difficile à installer tel qu’un condensateur variable. Les diodes varactor, cependant, ne sont pas toujours utilisées simplement pour réduire les coûts et faciliter les processus de fabrication. Les varactors sont souvent utilisés dans des applications telles que les tuners de télévision ou de radio où leurs capacités leur permettent de se verrouiller très rapidement sur la fréquence d’un canal ou d’une station.