¿Por qué es capacitiva una carga en un circuito digital?

Tu pregunta necesita ser pulida. Supongo que está hablando de circuitos integrados de HCMOS conectados a otros HCMOS.

La entrada de un circuito HCMOS suele ser un par de MOSFET (un NMOS, un PMOS). La puerta de un MOSFET solo filtra una corriente muy pequeña. En la mayoría de los circuitos integrados y microcontroladores lógicos, se especifica como 1 \ $ \ mu \ $ A máximo, por lo general es mucho menos que eso. Eso significa que la carga resistiva es despreciable; una salida de HCMOS puede manejar cientos de entradas.

Pero las puertas también tienen una capacitancia, generalmente de un par a unas pocas decenas de pF. En la práctica, esto es más importante que la carga resistiva, ya que la corriente de activación limitada de una salida tiene que cargar / descargar uno o más de estos condensadores. En los sistemas de alta velocidad, si hay muchos de ellos conectados a una salida, el retraso puede ser significativo.

Conectar un capacitor más grande directamente a la salida de un IC HCMOS no es una buena idea; a los transistores de salida no les gusta el pico de corriente alta cuando cambia el estado de salida.

Sin embargo, nunca he visto esta carga capacitiva dibujada en un esquema. ¿Puedes subir el esquema donde has visto esto?

Una carga capacitiva es aquella que, si el voltaje en uno cambia con relación al otro, permitirá que algunos electrones fluyan "a través" en respuesta a ese cambio de voltaje. Para comprender por qué ocurre este comportamiento, imagine que uno tiene dos placas de metal muy juntas, conectadas por medio de cables a otro equipo que está lo suficientemente lejos como para que las fuerzas electrostáticas entre las placas y cualquier otra cosa sean insignificantes. Suponga que ambas placas comienzan a la misma tensión (potencial eléctrico).

Si se coloca un voltaje entre los cables, esto hará que los electrones fluyan inmediatamente desde el terminal más negativo a su placa, y desde la otra placa al terminal más positivo. Si las placas no interactuaran entre sí, la cantidad de electrones que fluirían antes de que la "presión" aumentada en la placa positiva y el "vacío" en la placa negativa igualaran la diferencia de potencial en los cables sería muy pequeña. Sin embargo, como sucede, cuando las placas comienzan a tener una diferencia de potencial entre ellas, los electrones en la placa con conexión negativa se desplazan hacia el borde cerca de la placa positiva, lo que deja espacio para más electrones en otras partes de la placa. Del mismo modo, el borde de la placa positiva que está más cerca de la placa negativa tendrá sus electrones alejados por los de la placa negativa, lo que aumentará la "presión" en otras partes de la placa y aumentará la disposición de los electrones a abandonar.

Tenga en cuenta que hay límites a los efectos antes mencionados; a medida que se empujan más electrones en una placa y se extraen de la otra, la cantidad de "contrapresión" que no se cancela por las reacciones de las placas entre sí aumentará. No obstante, el número de electrones que aparentemente pueden ser empujados "a través" de las placas excederá en muchos órdenes de magnitud la cantidad que podría ser empujada en una placa o extraída de la otra en ausencia de la interacción mencionada anteriormente. Tenga en cuenta también que aumentar el área de superficie de las placas o disminuir la distancia entre ellas mejorará estos efectos.

Los circuitos digitales modernos tienen muchos elementos conectados muy próximos entre sí. Los transistores operan mediante el uso de cargas eléctricas en una parte llamada "compuerta" para atraer electrones hacia el lado cercano de una parte llamada "canal" (permitiendo la conducción) o expulsándolos (deteniendo la conducción). Los mismos tipos de características físicas que hacen que los transistores funcionen bien (aumentando el área de superficie y disminuyendo la distancia) también aumentan la medida en que permiten que algunos electrones fluyan a través de ellos en cualquier momento en que el potencial a través de ellos cambie.