capacitancia en diodos

8/16/2019 capacitancia en diodos

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Instituto Tecnológico de Morelia

“José María Morelos y Pavón”“Comportamiento capacitivo de los diodos ”

SEMIC !"#CT $ES% "ocente&

'aldemar Maya (lores

)lumno*

Isaí Espino+a ,uintana

Joa-uín .alv/n de los Santos

Ingeniera Electrónica

0to semestre


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.$#P )

Instituto Tecnológico de Morelia

Departamento de Ingeniería Electrónica

Física de Semiconductores

Practica No. 4Comportamiento capacitivo de los diodos

!"etivo# Estimar la capacitancia de transición de un diodo varactor $ almenos otro diodo di%erente

Procedimiento#

&conseguir un diodo varactor' !uscar la (o"as de datos del %a!ricante.

&Mediante un simulador o!tener la %orma de onda de volta"e $ corriente enpolari)ación inversa al menos a tres niveles de volta"e *+' , $ - /0' usar una

se1al cuadrada de - o + m/ con una %recuencia de -23) sumada al volta"ede polari)ación inversa para cada uno de los diodos' usar una resistencia enserie de - 2o(ms.

&Estimar la constante de tiempo del arreglo diodo resistencia' $ calcular lacapacitancia del diodo' gra car para cada diodo -5C + $ -5C6' o!tenerconclusiones en !ase a estas gr7 cas' en caso de 8ue la gr7 ca -5C +sealineal calcular la concentración del lado menos contaminado' en caso de sealineal la curva -5C 6calcular la pendiente de la %unción de distri!ución deimpure)as.

&Implementar los circuitos $ comparar los resultados con los simulados

9eportar#&Marco teórico

&C7lculos 3ec(os.

&Mediciones.

& !servaciones.


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1as /reas e9teriores a la +ona de agotamiento si tienen portadores de carga?/rea semiconductor@& Se puede visuali+ar sin di5icultad la 5ormación de uncapacitor en el diodo ?dos materiales semiconductores deparados por unaislante@& 1a amplitud de la +ona de agotamiento se puede ampliar incrementando la tensión inversa aplicada al diodo con una 5uente e9terna& Estocausa -ue se aumente la separación ?aislante@ y separa m/s las /reassemiconductoras& Este >ltimo disminuye la capacitancia&

Entonces la capacitancia es 5unción de la tensión aplicada al diodo&

Si la tensión aplicada al diodo aumenta la capacitancia disminuye&

Si la tensión disminuye la capacitancia aumenta&

Capacitancia

En la electrónica7 la capacitancia es la ra+ón de la carga impresa en unconductor dado& Esta característica determina la 5recuencia de operación de undiodo& Cual-uier condensador o capacitancia depende de diversos 5actores talescomo el /rea de sus placas conductoras7 la constante dieléctrica del aislanteentre las placas y la distancia entre las dos placas& El anc6o del la región deagotamiento de un diodo varactor disminuye a través de modi5icar el nivel depolari+ación inversa del diodo& En e5ecto7 el cam3io de este nivel altera ladistancia entre las placas del condensador& El rango de capacitancia de losdiodos varactores se controla a4ustando el gradiente y la anc6ura de unión7 loscam3ios del /rea de distri3ución se aplican usando tensión inversa&Com>nmente7 los diodos varactores operan en un rango de capacitancia decuatro a una&


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En los diodos semiconductores7 la variación de la capacidad de la unión con elvolta4e de polari+ación encuentra numerosas aplicaciones en circuitos electrónicos7tales como en circuitos de control de 5recuencia para sintonía7 en circuitos deampli5icación paramétrica7 etc& 1a principal contri3ución a la capacidad de un diodoproviene de dos 5actores* i@ la capacidad7 Cs7 de3ida a la carga espacial locali+adaen la región de agotamiento7 y ii@ la denominada capacidad de di5usión7 Cd7 asociadaa los portadores minoritarios acumulados en las regiones neutras& 1a capacidad Csest/ determinada por el volta4e de polari+ación aplicado al diodo7 mientras -ue lacapacidad Cd depende so3re todo de la corriente -ue pasa a través de la unión& Por esta ra+ón7 esta >ltima contri3ución es dominante so3re todo para volta4es depolari+ación en directo7 mientras -ue en polari+ación inversa la contri3ución m/simportante es de3ida a la capacidad asociada a la carga espacial& )sí pues7 es en laregión de volta4es negativos ?polari+ación inversa@ donde los diodos pueden ser utili+ados como dispositivos de capacidad varia3le7 controlada por el volta4e aplicadoal diodo& ) estos dispositivos se les conoce con el nom3re de varactores&

"e acuerdo con la ecuación*

1a dependencia de la capacidad con el volta4e para una unión a3rupta pA= n ?esdecir7 !a BB !d@ viene dada por una 5unción del tipo Cs D = F:7 siendo D el volta4e

aplicado en sentido inverso& ) este tipo de unión=tam3ién se le denomina unilateral.

Muy a menudo interesa tener otro tipo de dependencia de la capacidad con elvolta4e&

)sí7 por e4emplo7 en una unión tam3ién unilateral7 con una variación lineal de laconcentraci


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Mediciones#1N4007

V C

2 .-;4nF 6' +'+5 '-4?nF 4', 6' ?E=+>

10 '-+4nF ;', E=-> ,'+4E=+>


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@9AFICB +.

Se o3serva -ue la gr/5ica del diodo de propósito general es m/s lineal -ue

por lo tanto para el diodo de propósito general tenemos una 5unción a3rupta&

d -5+

C

C

C+

"espreciando el valor de por-ue al reali+ar con el valor de Da7 si Da ;D el

valor de no a5ectara notoriamente el valor de Da7 tam3ién se despreciara laconcentración mayor7 en este caso suponiendo como concentración mayor !d7se o3tiene la siguiente 5ormula*

C+

C+

C+

Tomando el modelo matem7tico de la gr7 ca$ 4E=-?: = 6E=->

4E=-?


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@ra ca+.+ simulación .

Partiendo de la %ormula

Na

tomando el coe ciente de : de la ecuación del gra co se tiene#

Na 6. +:- -+


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VaricaV C

2 ? pF -',;E=+ -'>,E=65


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@ra ca 4.

Se o!serva 8ue la gr7 ca del diodo /aricap es m7s lineal 8ue por lotanto para el diodo /aricap tenemos una %unción a!rupta.

Partiendo de la %ormula

Na

tomando el coe ciente de : de la ecuación del gra co se tiene#

Na 4. +:- -+


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C" c+%#i ! J"a %i !

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