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扩散电容

王朝百科·作者佚名  2010-05-25
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扩散电容

为了形成正向电流(扩散电流),注入P 区的电子在P 区有浓度差,越靠近PN结浓度越大,即在P 区有电子的积累。同理,在N区有空穴的积累。

扩散电容是二极管结电容的组成部分之一,另一部分是势垒电容。

二极管的电容效应在交流信号作用下才会表现出来。

反向偏置时,由于少数载流子数目很少,可忽略扩散电容。而势垒电容在正偏和反偏时均不能忽略。

——————

补充说明:

扩散电容(Diffusion capacitance)是p-n结在正偏时所表现出的一种微分电容效应。

pn结扩散电容是来自于非平衡载少数流子在pn结两边的中性区内的电荷存储所造成的电容效应(因为在中性扩散区内存储有等量的非平衡电子和非平衡空穴的电荷,它们的数量受到结电压控制)。这种由于注入载流子存储电荷随着电 压变化所产生的扩散电容将随正向电压而按指数式增大;扩散电容也与直流偏压有关(也是一种非线性电容),也将随着直流偏压的增大而指数式增大,故扩散电容在正向偏压下比较大。

另外,由于pn结扩散电容与少数载流子的积累有关,而少数载流子的产生与复合都需要一个时间(称为寿命τ)过程,所以扩散电容在高频下基本上不起作用。这就是说,扩散电容还与外加结电压的信号频率ω有关,并从而常常用乘积(ωτ)的大小来划分器件工作频率的高低 :在低频(ωτ<<1, ωτ<<1)、即[外加信号的变化周期]>>[存储电荷再分布的时间]时,少数载流子存储电荷的变化跟得上外加信号的变化, 则扩散电容较大;在高频 (ωτ >>1, ωτ>>1)、即存储电荷跟不上外加信号的变化时, 扩散电容很小(随着(ωτ)1/2下降),故扩散电容在低频下很重要。

因为pn结的开关速度主要决定于在两边中性区内存储的少数载流子,所以,从本质上来说,也就是扩散电容对开关速度的影响。

总之,pn结的扩散电容与其势垒电容不同。前者是少数载流子引起的电容,对于pn结的开关速度有很大影响,在正偏下起很大作用、在反偏下可以忽略,在低频时很重要、在高频时可以忽略;后者是多数载流子引起的电容,在反偏和正偏时都起作用,并且在低频和高频下都很重要。

 
 
 
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