UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

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Efectos de la radiación sobre componentes electrónicos básicos
Fig. 3.3: En un condensador irradiado, se ha creado carga positiva (Q OX) en su interior. La densidad de carga es función de la
distancia y a la placa inferior. En caso de que el conversor esté polarizado, se crean cargas superficiales en las placas, Q SA y Q SB.
Como se vio anteriormente, la radiación ionizante crea pares electrón-hueco en el
dieléctrico. Los electrones se pierden con rapidez quedando atrapada la carga positiva en el
material. La densidad de carga ρ depende únicamente de la distancia y entre el punto de interés y
la placa inferior y no depende de otras variables por razones de simetría. Observemos la figura
3.3: En ella, un condensador polarizado a una tensión VAB = VA - VB > 0 presenta una carga
positiva QOX atrapada en el interior del dieléctrico. En los contactos, existen cargas distribuidas
superficialmente, de signo opuesto, QSA y QSB. La siguientes relaciones se deducen de forma
inmediata:
QA + QOX = QB
(3.1)
H
Q = ( y) dV = ( y)· S· dy
OX
∫ ρ ρ
V ∫ (3.2)
0
La primera relación se obtiene por igualdad de cargas en el equilibrio. La expresión (3.2) se
pudo simplificar recordando que ρ sólo depende de y, por lo que dV es S·dy, siendo S la
superficie del condensador. Ahora, recordemos que la capacidad de un condensador se define
como C =∂Q/ ∂ V , y como la carga atrapada en el dieléctrico es constante, el valor de la
capacidad permanece también constante. En definitiva, la capacidad del condensador irradiado
no varía y, por tanto, su admitancia compleja Y = j·ω·C tampoco.
Sin embargo, no todos los condensadores se utilizan en diseño electrónico para introducir
impedancias compleja. Un uso muy extendido es de almacenar y suministrar carga eléctrica:
Osciladores de relajación, filtros de tensión en las alimentaciones, células de memoria en
circuitos integrados, etc. Un condensador irradiado de capacidad C sometido a una tensión V
puede almacenar una carga C·V pero, debido a la presencia de carga positiva atrapada en el
dieléctrico, el condensador no puede desprenderse de toda la carga almacenada en sus placas
incluso cuando éstas son cortocircuitadas (Fig. 3.4). Por esta causa, la carga que puede ceder el
condensador es mucho menor que uno no irradiado. Este hecho ha sido ampliamente
comprobado en condensadores de tántalo [Bak73, Boe73, Smi77] aunque puede ser extrapolado
a cualquier otro condensador [Sro88]. En estos estudios se encontró que la carga atrapada crea
una diferencia de tensión entre los bornes del condensador que es, inicialmente, proporcional a la
dosis total pero que tiende a saturarse a causa de que las cargas positivas se han hecho tan