Capacitancia de difusión

La capacitancia de difusión es la capacitancia que se produce debido al transporte de portadores de carga entre dos terminales de un dispositivo, por ejemplo, la difusión de portadores del ánodo al cátodo en un diodo polarizado en directa o del emisor a la base en una unión polarizada en directa de un transistor . ^{[ nota 1 ]} En un dispositivo semiconductor con una corriente que fluye a través de él (por ejemplo, un transporte continuo de carga por difusión ), en un momento dado necesariamente hay cierta carga en tránsito a través del dispositivo. Si el voltaje aplicado cambia a un valor diferente y la corriente cambia a un valor diferente, una cantidad diferente de carga estará en tránsito en las nuevas circunstancias. El cambio en la cantidad de carga en tránsito dividido por el cambio en el voltaje que lo causa es la capacitancia de difusión. El adjetivo "difusión" se usa porque el uso original de este término era para diodos de unión, donde el transporte de carga se realizaba a través del mecanismo de difusión. Véanse las leyes de difusión de Fick .

Para implementar esta noción cuantitativamente, en un momento determinado sea el voltaje a través del dispositivo.${\displaystyle V}$Ahora supongamos que el voltaje cambia con el tiempo lo suficientemente lento como para que en cada momento la corriente sea la misma que la corriente continua que fluiría a ese voltaje, digamos.${\displaystyle I=I(V)}$(la aproximación cuasiestática ). Supongamos además que el tiempo para cruzar el dispositivo es el tiempo de tránsito hacia adelante.${\displaystyle {\tau }_{F}}$. En este caso, la cantidad de carga en tránsito a través del dispositivo en este momento particular, denotada${\displaystyle Q}$, se da por

${\displaystyle Q=I(V){\tau }_{F}}$.

En consecuencia, la capacitancia de difusión correspondiente es:${\displaystyle C_{diff}}$=

${\displaystyle C_{diff}={\begin{matrix}{\frac {dQ}{dV}}\end{matrix}}={\begin{matrix}{\frac {dI(V)}{dV}}\end{matrix}}{\tau }_{F}}$.

En caso de que la aproximación cuasiestática no sea válida, es decir, para cambios de voltaje muy rápidos que ocurren en tiempos más cortos que el tiempo de tránsito.${\displaystyle {\tau }_{F}}$Para hallar la carga en tránsito, es necesario resolver las ecuaciones que rigen el transporte dependiente del tiempo en el dispositivo, por ejemplo, la ecuación de Boltzmann . Este problema es objeto de investigación continua en el marco del tema de los efectos no cuasiestáticos. Véase Liu ^{[ 1 ]} y Gildenblat et al. ^{[ 2 ].}

• Capacitancia de unión. Archivado el 28/02/2009 en Wayback Machine.