Um diodo de junção pn de silício é caracterizado por uma capacitância de junção definida como
onde
para o silício,
é a permissividade do vácuo,
área da seção transversal da junção e W é conhecido como a largura da camada de depleção da junção. W não depende apenas de como o diodo é fabricado, mas também da tensão aplicada em seus dois terminais. Esse parâmetro pode ser calculado com
Assim, diodos são frequentemente usados em circuito eletrônicos, pois se comportam como capacitores controlados por tensão. Assumindo
e usando
, calcule a capacitância de um diodo com área de seção transversal
quando submetido a tensões
volts.
Passo 1
Beleza, olha o que a questão tá pedindo: um diodo pn de silício se comporta como um capacitor cuja capacitância de junção é
e a largura da região de depleção W varia com a tensão aplicada segundo
Conteúdo: semicondutores – capacitância de depleção em junção pn. Vamos precisar
- das constantes (K_s, ε_0, q, N, V_bi),
- converter unidades (área em m², densidade em m⁻³),
- montar a fórmula de W e de C_j,
- calcular para V_A=–1 V, –5 V e –10 V.
Passo 2
Primeiro, jogando tudo em SI:
-
(silício), -
, -
, -
, -
, -
A fórmula de W fica então
Passo 3
Calcula o fator comum
Passo 4
Para
:
-
. -
-
Passo 5
Para
:
-
. -
-
Passo 6
Para
:
-
. -
-
Resposta
As capacitâncias de junção são aproximadamente:
- para
, ; - para
, ; - para
, .