Transcript unidad 2
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: C = єA/d 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. 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 donde: 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 OPTOELECTRÓNICA ELECTRONICA • CIRCUITOS LÓGICOS. 1. Lógica diodo transistor (DTL). 2. 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. • DETECTORES. • FOTODETECTORES DE AVALANCHA. • MODULADORES. • DIODOS EMISOR DE LUZ. • LÁSERES DE SEMICONDUCTOR.