Explique:
Qual a diferença entre a capacitância de transição e de difusão de um diodo?
Por que a corrente reversa do diodo aumenta com o aumento da temperatura?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é a diferença entre a capacitância de transição (junção) e a capacitância de difusão de um diodo, e por que a corrente reversa de um diodo cresce quando a temperatura aumenta. O conteúdo envolve as noções de cargas armazenadas na região de depleção e de injeção de portadores, além da dependência térmica da corrente de saturação em diodos.

Passo 2

A capacitância de transição ( C_{\text{j}}) surge da variação da carga de espaço de carga na junção PN quando a polarização varia. Na região de depleção há uma carga de íons fixos cuja magnitude Q_{\text{d}} depende da tensão de polarização V. Definimos
C_{\text{j}} \;=\;\frac{\mathrm{d}Q_{\text{d}}}{\mathrm{d}V}\,.
Em polarização reversa ou pequeno viés direto, essa capacitância domina e decresce com o aumentos de \vert V\vert, pois a largura de depleção aumenta, reduzindo a densidade de carga móvel.

Passo 3

A capacitância de difusão ( C_{\text{d}}) está associada aos portadores minoritários injetados em polarização direta. Quando o diodo é polarizado diretamente, elétrons são injetados no lado P e lacunas no lado N, armazenando carga móvel. A quantidade de carga armazenada Q_{\text{diff}} é proporcional à corrente direta I_{\text{F}} e ao tempo de vida médio \tau desses portadores. Assim
C_{\text{d}} \;=\;\frac{\mathrm{d}Q_{\text{diff}}}{\mathrm{d}V} \;\approx\;\tau\,\frac{\mathrm{d}I_{\text{F}}}{\mathrm{d}V}\,.
Esse termo domina sob viés direto moderado a forte e costuma ser grande quando a injeção de portadores é intensa.

Passo 4

Comparando as duas capacitâncias:
  • C_{\text{j}} é significativa em polarização reversa ou em pequenas tensões diretas; varia fortemente com a tensão aplicad a (e costuma diminuir com \vert V\vert).
  • C_{\text{d}} domina em polarização direta, aumentando com a corrente direta; independe pouco da tensão após certo nível de injeção e é normalmente maior que C_{\text{j}} sob forte viés direto.
    Em aplicações de RF ou com comutação rápida, avalia-se qual componente de capacitância mais afeta a resposta em frequência do circuito.

Passo 5

A corrente reversa de um diodo, na prática dada pela corrente de saturação I_{\text{S}}, cresce com a temperatura porque ela depende fortemente da concentração intrínseca de portadores n_i. Sabe-se que
I_{\text{S}}\propto n_i^2 \quad\text{e}\quad n_i\sim T^{3/2}e^{-E_g/(2kT)}\,.
Ao elevar T, o termo exponencial e o fator T^{3/2} fazem n_i^2 crescer muito, aumentando I_{\text{S}}. Como a corrente reversa aproximase de -I_{\text{S}}, essa também aumenta com a temperatura.

Resposta

A capacitância de transição ( C_{\text{j}}) vem da região de depleção e varia com o viés, predominando em polarização reversa ou pequenos vieses diretos. A capacitância de difusão ( C_{\text{d}}) decorre da injeção de portadores minoritários em polarização direta e cresce com a corrente direta. A corrente reversa aumenta com a temperatura porque a corrente de saturação I_{\text{S}} cresce fortemente com n_i^2, sendo n_i a concentração intrínseca de portadores, que aumenta exponencialmente com T.

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