Electrónica Básica: Diodos Varicap

También conocido como “Diodo de Capacidad Variable” o “Varactor”, un Diodo Varicap aprovecha determinadas técnicas constructivas para comportarse, ante variaciones de la tensión aplicada, como un capacitor (o condensador) variable. Polarizado en inversa, este dispositivo electrónico presenta características que son de suma utilidad en circuitos sintonizados (L-C), donde son necesarios los cambios de valores para obtener variaciones en la frecuencia de resonancia de un circuito tanque. Este minúsculo componente nos permitirá construir entonces, diferentes modelos de Osciladores Controlados por Tensión (VCO) para nuestro Transceptor NeoTeo. Veamos como funcionan y como haremos para identificar aquellos que resultarán útiles para nuestros objetivos.

Cuando un diodo es polarizado en inversa, la barrera de potencial o juntura que forman los materiales N y P se agranda, se ensancha, toma mayores distancias a partir del punto de unión de las junturas. Visto en forma metafórica y práctica, es el equivalente a dos placas de un capacitor que van separándose a medida que la tensión de alimentación se incrementa. Este incremento de tensión, provoca una disminución de la capacidad equivalente final en los terminales del diodo (a mayor distancia entre placas, menor capacidad final). Por este motivo queda claro el concepto de que la mayor capacidad que puede brindar un diodo de esta naturaleza se encuentra en un punto de baja tensión de alimentación (no cero), mientras que la mínima capacidad final estará determinada por cuánta tensión inversa pueda soportar entre sus terminales. Sin llegar a valores extremos, los más habituales suelen encontrarse entre 3 o 4 picofaradios y 50 picofaradios para ejemplos como el diodo BB148 de NXP. Con una tensión menor a un volt alcanza su máxima capacidad, llegando al mínimo valor con 12 o 13Volts, según podemos ver en la gráfica obtenida de su hoja de datos.

Uno de los mayores problemas, cuando salimos a la cacería caníbal de diodos varicap, dentro de los viejos selectores de canales de televisión, es saber si serán útiles para nuestro propósito dentro del VCO (Oscilador Controlado por Tensión) que tengamos en mente, o en construcción. La regla a saber es muy sencilla y nos habla de que si tenemos una cantidad constante de espiras en una inductancia o bobina, la variación de capacidad nos permitirá aumentar o disminuir la frecuencia de trabajo de nuestro VCO. Muy sencillo: las espiras no varían, lo que debemos cambiar es la tensión aplicada a los diodos varicap para emular un cambio de capacidad dentro del circuito tanque L – C. Cuanto mayor sea el rango de variación de la capacidad, mayor será el espectro de frecuencias a la que trabajará nuestro oscilador. Por supuesto, aquí no hay magia, hay límites técnico – prácticos y los márgenes estarán delimitados por todo el conjunto de materiales que forman el VCO. Por lo tanto, debemos aprender a “medirlos” a “ensayarlos” en forma estática y dinámica para poder determinar sus valores máximos y mínimos de capacidad. Demos un vistazo a la teoría de trabajo que abordaremos.

El único elemento “difícil” de obtener, comprar o construir es el medidor de capacitores (o condensadores). Así como existe el dicho popular que dice que “Todos los caminos conducen a Roma”, nosotros te vamos demostrando, a cada artículo, lo importante que es la construcción del Capacímetro NeoTeo. De todos modos, existen en el mercado multímetros económicos que incorporan esta función y serán de suma utilidad en los próximos pasos de montaje de cualquier VCO que quieras construir. El resto es un sencillo protoboard y algunos elementos pasivos junto a una fuente variable de tensión que te permita trabajar entre 3Volts y 5Volts, o un poco más. Es muy importante que ya hayas comprendido y asimilado los conceptos relacionados a los capacitores en función del cálculo asociado a las configuraciones serie – paralelo. Aquí, al estar en serie (y con los cátodos conectados entre sí) el cálculo será muy sencillo “mientras dispongamos de dos diodos iguales” para realizar el ensayo. Como verás en el próximo video, la mecánica es muy simple. Se inicia a máxima tensión de alimentación y esto nos presentará la mínima capacidad (en función de dicha tensión). Luego, comenzamos a bajar lentamente la tensión hasta que en determinado punto de ajuste, la medición se torna “ilógica”. Un punto antes, un pequeño momento antes, estaremos ante la máxima capacidad que podremos lograr con nuestros diodos varicap (cazados dentro de viejos selectores de canales)

El circuito necesario es muy simple de implementar y lo has visto en el primer video. Un potenciómetro o resistor variable de valores comprendidos entre 10K y 50K, un capacitor de desacople de 1nF o 10nF, una resistencia de 1M, la fuente variable y el capacímetro. Con todo ese material tienes los elementos necesarios para determinar cuáles serán los diodos más apropiados para tu VCO. Si todavía no tienes decidido el modelo de oscilador que utilizarás, no te vendrá mal hacer una selección de “pares” para aprovechar los adecuados según el diseño. ¿Creías que era más complejo? Es muy sencillo trabajar y seleccionar entre estos componentes los que utilizaremos para nuestro trabajo. En nuestro caso, el segundo grupo observado en el video será el modelo a utilizar. Si tú no consigues materiales de desarme o para “cacharrear” como suele decirse en estos casos, puedes comprar el BB148 o ensayar con los clásicos 1N4004 – 1N4007, tal como hicimos en el Receptor Regenerativo con excelentes resultados.