可変容量ダイオード（バリキャップ） - 電気主任技術者のナレッジノート

可変容量ダイオードの概要

可変容量ダイオードは、バリキャップダイオード（Variable Capacitance Diodeの略）や、バラクタ（バリアブルリアクタの略）とも呼ばれるダイオードです。

可変容量ダイオードは、主に逆方向接続して使います。
加えられた逆方向電圧の大きさによって、PN接合に発生する空乏層が変化することに伴って、静電容量が変化することを応用し、電圧制御が可能なコンデンサのように使用します。

可変容量ダイオードは、電圧制御発振器（VCO）に応用されます。
VCOは、電圧で発振周波数を制御する発振器であり、可変容量ダイオードの印加電圧が変化すると静電容量が変化する特性を使用して、発振周波数を電圧制御することが出来るようにした発振器です。

可変容量ダイオードのシンボル

可変容量ダイオードは、静電容量が逆接続した電源電圧の大きさに反比例するコンデンサとして扱うことができます。

コンデンサとして扱える理由
P型半導体と、N型半導体の接合部は、キャリア（正孔・電子）がほとんどない空乏層です。

空乏層は、電源を逆接続したときには絶縁体と同じ働きをします。
絶縁体を電極で挟んでいる構造が、平行平板コンデンサと同じであり、空乏層の接合容量 $C$ がコンデンサと同じ働きをするため、コンデンサとして扱うことが出来ます。

電源電圧を大きくすると、キャリア（正孔・電子）を空乏層から離れる方向に働く電界が強くなるため、空乏層の幅が広がります。
空乏層の幅が広がることは、平行平板コンデンサの極板間距離 $d[m]$ が広がることと同じです。

極板間距離 $d$ が変化すると、コンデンサ容量の式 $\displaystyle \left( C=ε\frac{S}{d} \right)$ から、静電容量が変化します。

以上のことから、静電容量が逆接続した電源電圧の大きさに反比例するコンデンサとして扱うことができます。

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