Explique com suas próprias palavras a diferença entre as capacitâncias de difusào e transição.
Passo 1
O enunciado pede para distinguirmos duas formas principais de capacitância em uma junção
: a capacitância de transição (ou de depleção) e a capacitância de difusão. O conteúdo aqui é dispositivos semicondutores, em particular o comportamento dinâmico de diodos. Para resolver, vamos entender como cada capacitância surge e em que regime de polarização elas se manifestam.
Passo 2
A capacitância de transição, também chamada de capacitância de depleção, vem da região esgotada (depleção) do diodo, onde há cargas fixas de íons (dopantes ionizados) em cada lado da junção. Quando variamos a tensão reversa
, a largura da camada de depleção
muda, e com ela a carga armazenada
onde
é a carga elementar,
a dopagem efetiva e
a área da junção. A capacitância é definida por
e decresce com o aumento da tensão reversa, pois
aumenta. Em polarização direta fraca (pequeno
) essa capacitância ainda aparece, mas em geral dominamos o regime reverso para medir
.
Passo 3
A capacitância de difusão surge sob polarização direta moderada ou forte
e está ligada ao carregamento de portadores minoritários injetados em cada região. Sob tensão direta, há uma corrente de difusão de elétrons e lacunas que armazena carga
onde
é o tempo de vida médio dos portadores e
a corrente de difusão. A capacitância de difusão é
Como
cresce exponencialmente com
,
cresce muito sob forte polarização direta.
Passo 4
Comparação prática:
- Regime de polarização:
domina em polarização reversa ou pequena direta; domina em polarização direta moderada/forte. - Dependência de tensão:
decresce com reverso; aumenta exponencialmente com direto. - Origem física:
vem de carga fixa de dopantes na depleção; vem de carga móvel de portadores tornando-se “injeção” de carga na região de base.
Resposta
A capacitância de transição
é a variação da carga armazenada na região de depleção quando a largura dessa região muda com a tensão, típica em polarização reversa. A capacitância de difusão
é a variação da carga de portadores injetados sob polarização direta, ligada ao tempo de vida dos portadores e à inclinação da corrente direta em relação à tensão.