3.5 CARGA ALMACENADA Y CAPACITANCIA EN LA UNION.

CONCEPTOS Capacitancia o capacidad es la propiedad de un circuito que se opone a cualquier cambio en el voltaje. Se tiene un condensador cuando se sitúa 2 conductores próximos entre sí, pero separados por un aislante (dieléctrico). Capacitor: dispositivo eléctrico formado por dos electrodos separados por un dieléctrico. Carga: Cantidad de portadores positivos o negativos.

CAPACITANCIA INTERNA DE LA UNION P-N a) Campo eléctrico de la unión pn en pol. Inversa. b) Campo eléctrico de un capacitor.

Ecuación básica de un condensador: Donde: Є= permitividad del dieléctrico (aislador) A=área de las placas d=distancia entre las placas

CAPACITANCIA DEL DIODO La capacitancia del diodo surge de 2 distintas regiones de carga: 1)La capacitancia de la unión surge de la región de agotamiento donde hay un dipolo de carga fija positiva y negativa. 2)La capacitancia de difusión es debida a la región externa a la región de agotamiento.

Bajo condiciones de pol Bajo condiciones de pol. Inversa, prácticamente no hay portadores inyectados y domina la capacitancia de la unión, de región de agotamiento o de transición CT La capacitancia de difusión CD o de almacenamiento debida a portadores inyectados domina bajo condiciones de pol. Directa. La capacitancia es dependiente del voltaje aplicado.

CAPACITANCIA INTERNA DEL DIODO La unión p-n presenta una capacitancia no despreciable bajo condiciones de pol. directa e inversa. Para el capacitor de la fig.(b) las cargas en las placas son iguales a: Q+ = CV y Q- = -CV donde: C = Capacitancia total de la placa. Q+ = Q- = Q Para la unión pn con pol. inversa: Q+ = qNDWNA y Q- = -qNAWPA Q+ = carga positiva total y Q-= carga negativa total

El diodo tiene una capacitancia análoga a la de una estructura de capacitor. Para el capacitor como para el diodo, un cambio en el voltaje aplicado causa un cambio en Q+ = Q- .Cuando V aumente por ∆v, las cargas ∆Q = ±C ∆v fluirán a las placas del capacitor y el campo eléctrico entre ellas se incrementará en proporción directa. Cuando el voltaje aplicado al diodo con pol. inversa queda incrementado en ∆vD, el incremento en Q+ y Q- se debe a un mayor número de núcleos iónicos donantes y aceptores cargados, lo que produce un ensanchamiento de la región de agotamiento y un incremento en el campo eléctrico de la región de agotamiento. La capacitancia de la unión con pol. inversa en pequeña señal se conoce como capacitancia de agotamiento.

El diodo en pol. directa con un voltaje aplicado vD la capacitancia de agotamiento está presente, pero otra capacitancia interna, llamada capacitancia de almacenamiento de carga o de difusión, es más significativa. El origen de la capacitancia de difusión se debe al flujo de corriente a través de la unión. El flujo de corriente ocurre cuando se inyectan los huecos del lado p hacia el lado n y los electrones son inyectados del lado n al lado p. Estas cargas inyectadas generan concentraciones de portadores, que se van reduciendo en la región de agotamiento y causan el flujo de una corriente de difusión.

Si el voltaje aplicado al diodo se incrementa de vD a vD + ∆vD, deberá fluir un incremento de carga ∆Q por las terminales externas del dispositivo. CD = ∆Q / ∆vD La capacitancia presente de manera natural en la estructura básica de los diodos, a menudo afecta el comportamiento de un circuito.

APLICACIONES DE LOS DIODOS ELECTRONICA CIRCUITOS LÓGICOS. Lógica diodo transistor (DTL). Fijadores de voltaje para evitar oscilaciones en el voltaje. RECTIFICADORES PARA FORMA DE ONDA. DIODOS VARACTORES PARA CIRCUITOS DE SINTONÍA. DIODOS DE EFECTO TÚNEL. DIODOS DE MICROONDAS. OPTOELECTRÓNICA DETECTORES. FOTODETECTORES DE AVALANCHA. MODULADORES. DIODOS EMISOR DE LUZ. LÁSERES DE SEMICONDUCTOR.