Capacitancia de difusión
La capacitancia de difusión es la capacitancia que ocurre debido al transporte de portadores de carga entre dos terminales de un dispositivo, por ejemplo, la difusión de portadores de ánodo a cátodo en un diodo polarizado hacia adelante o desde el emisor a la unión polarizada hacia adelante de base de un transistor . [nota 1] [ cita requerida ] 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 particular hay necesariamente alguna carga en el proceso de 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 utiliza 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. Consulte las leyes de difusión de Fick .
Para implementar esta noción cuantitativamente, en un momento particular, deje que el voltaje a través del dispositivo sea . Ahora suponga 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 (la aproximación cuasiestática ). Suponga además que el tiempo para cruzar el dispositivo es el tiempo de tránsito hacia adelante . En este caso, la cantidad de carga en tránsito a través del dispositivo en este momento particular, denotado , viene dada por
En consecuencia, la correspondiente capacitancia de difusión: . es
En el caso de que la aproximación cuasiestática no se mantenga, es decir, para cambios de voltaje muy rápidos que ocurren en tiempos más cortos que el tiempo de tránsito , las ecuaciones que gobiernan el transporte dependiente del tiempo en el dispositivo deben resolverse para encontrar la carga en tránsito, por ejemplo la ecuación de Boltzmann . Ese problema es un tema de investigación continua bajo el tema de los efectos no cuasiestáticos. Véase Liu, [1] y Gildenblat et al. [2]