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?
Qual a diferença entre a capacitância de transição e de difusão de um diodo?
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 (
) 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
depende da tensão de polarização
. Definimos
Em polarização reversa ou pequeno viés direto, essa capacitância domina e decresce com o aumentos de
, pois a largura de depleção aumenta, reduzindo a densidade de carga móvel.
Passo 3
A capacitância de difusão (
) 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
é proporcional à corrente direta
e ao tempo de vida médio
desses portadores. Assim
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:
-
é significativa em polarização reversa ou em pequenas tensões diretas; varia fortemente com a tensão aplicad a (e costuma diminuir com ). -
domina em polarização direta, aumentando com a corrente direta; independe pouco da tensão após certo nível de injeção e é normalmente maior que 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
, cresce com a temperatura porque ela depende fortemente da concentração intrínseca de portadores
. Sabe-se que
Ao elevar
, o termo exponencial e o fator
fazem
crescer muito, aumentando
. Como a corrente reversa aproximase de
, essa também aumenta com a temperatura.
Resposta
A capacitância de transição (
) vem da região de depleção e varia com o viés, predominando em polarização reversa ou pequenos vieses diretos. A capacitância de difusão (
) 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
cresce fortemente com
, sendo
a concentração intrínseca de portadores, que aumenta exponencialmente com
.