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 p\text{-}n: 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 V, a largura da camada de depleção \,W(V)\, muda, e com ela a carga armazenada
Q_j(V) = q\,N_{\text{eff}}\,A\,W(V)
onde q é a carga elementar, N_{\text{eff}} a dopagem efetiva e A a área da junção. A capacitância é definida por
C_j(V)=\frac{\mathrm{d}Q_j}{\mathrm{d}V}\,,
e decresce com o aumento da tensão reversa, pois W(V) aumenta. Em polarização direta fraca (pequeno V>0) essa capacitância ainda aparece, mas em geral dominamos o regime reverso para medir C_j.

Passo 3

A capacitância de difusão surge sob polarização direta moderada ou forte V>0 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
Q_d = \tau\,I_D
onde \tau é o tempo de vida médio dos portadores e I_D a corrente de difusão. A capacitância de difusão é
C_d=\frac{\mathrm{d}Q_d}{\mathrm{d}V} = \tau\,\frac{\mathrm{d}I_D}{\mathrm{d}V}\,.
Como I_D cresce exponencialmente com V, C_d cresce muito sob forte polarização direta.

Passo 4

Comparação prática:
  • Regime de polarização: C_j domina em polarização reversa ou pequena direta; C_d domina em polarização direta moderada/forte.
  • Dependência de tensão: C_j(V) decresce com |V| reverso; C_d(V) aumenta exponencialmente com V direto.
  • Origem física: C_j vem de carga fixa de dopantes na depleção; C_d vem de carga móvel de portadores tornando-se “injeção” de carga na região de base.

Resposta

A capacitância de transição C_j 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 C_d 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.

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