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.