3.2.1. Kapacitní dioda - varikap

Šířkou přechodu nazýváme v našem jednorozměrném případě délku oblasti, do které zasahuje ”zakřivení” energetických pásů, nebo jinak, délku oblasti, ve které je ”odkrytý” vázaný náboj iontů příměsí. Tento náboj totiž, podle Poissonovy rovnice právě deformaci průběhu potenciálu přes přechod působí. Je-li na jedné, např. p, straně mnohem nižší koncentrace příměsí, než na straně druhé, musí oblast vázaného náboje v méně dotované oblasti být širší, neboť celkově se musí vázaný náboj na obou stranách přechodu vykompenzovat. Rovněž je kvalitativně zřejmé, že se zvyšující se šířkou přechodu musí také narůstat vytvořená difusní potenciálová bariéra V_D. Dá se ukázat, že pro případ, kdy koncentrace akceptorů, N_a, je mnohem menší, než koncentrace donorů, N_d, platí pro šířku přechodu d následující vztah

d » (2e V_D/q_oN_d)^1/2,

kde e je permitivita materiálu a q_o náboj elektronu. Šířka přechodu responduje i na vnější přiložené napětí tak, že v právě uvedeném vztahu nahradíme V_D výrazem V_D-V. Pro napětí v propustném směru se tedy šířka přechodu zmenšuje, pro napětí v závěrném směru zvětšuje. Tento jednoduchý fakt má velmi důležitý praktický důsledek. Představíme-li si náš přechod jako deskový kondenzátor s deskami separovanými vzdáleností d, můžeme změnou napětí v závěrném směru měnit kapacitu tohoto deskového kondenzátoru tak, že se zvyšujícím se závěrným napětím klesá kapacita. Základní kapacitu tohoto prvku, tzv. kapacitní diody neboli varikapu (někdy se používá též název varaktor z anglického varactor), můžeme tedy ovlivnit při výrobě volbou plochy přechodu a koncentrace příměsí, a tuto základní kapacitu pak můžeme přiloženým napětím v závěrném směru snižovat.

Jde jen těžko vylíčit, jak drastickou změnu v návrhu elektronických zařízení, zejména rozhlasových a televizních přijímačů, způsobil objev kapacitní diody. Vysokofrekvenční díly (tzv. tunery) se staly rázem kompaktními, malými moduly, necitlivými na prach a otřesy (u otočných kondenzátorů často působily problémy smykové kontakty rotoru otočného kondenzátoru). Ladění těchto jednotek se stalo záležitostí změny ladicího napětí, což umožnilo snadnou předvolbu stanic pomocí potenciometrů, jejichž výstupy stačilo pak přepínat pro přeladění z jedné stanice na druhou. V současné době je již standardem elektronické ladění, kdy je pomocí D/A převodníku generováno ladicí napětí a číslo odpovídající napětí pro příslušný vysílač je zapamatováno v paměti, jejíž obsah se nesmaže při vypnutí napájení (buď je zálohovaná malou baterií, nebo, u přenosných přístrojů, kondenzátorem typu GoldCap s velkou kapacitou, nebo, u televizorů, se jedná o tzv. paměť E²PROM, electrically erasable programable read only memory).

Usměrňovací dioda