Емкостные свойства р-n-перехода

2.6. Емкостные свойства р-n-перехода

Pnпереход обладает емкостными свойствами, т.е. способностью накапливать и соответственно отдавать заряд носителей при увеличении или уменьшении приложенного напряжения. Накопление заряда происходит в самом переходе и вблизи него (в базовой области), в соответствии с этим различают две составляющие емкости перехода ( ): барьерную ( ) и диффузионную ( ).

Емкость pn-перехода равна сумме барьерной и диффузионной емкостей:

Барьерная (или зарядная) емкость характеризуется сосредоточением по обе стороны границы раздела р- и n-слоев объем­ных зарядов, создаваемых ионами примесей. Физическим аналогом барьерной емкости приближенно может служить емкость плоского конденсатора.

Значение барьерной емкости может быть рассчитано по формуле для плоского конденсатора:

Каждый электрик должен знать:  Варочная панель Hotpoint-Ariston KIA 640 C выдает ошибку C40

где S – площадь металлургического контакта, l – толщина перехода.

Наличие барьерной (зарядной) емкости проявляется протеканием тока через pn-переход вследствие изменения объемных зарядов (а следовательно, ширины pn-перехода) при изменении напряжения на переходе и определяется из соотношения:

Зарядная емкость возрастает с уменьшением толщины pn-перехода, т.е. при снижении обратного напряжения. Она выше при прямых напряжениях, чем при обратных. Величина барьерной емкости зависит от площади pn-перехода и мо­жет составлять десятки и сотни пикофарад. Зависимость барьерной емкости pn-перехода от обратного напряжения используется в варикапах (параметрических диодах), применяемых в качестве конденсаторов переменной емкости, управляемых напряжением.

Каждый электрик должен знать:  СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ

Барьерная емкость (рис. 2.11) зависит от обратного напряжения. Эта зависимость называется – вольт-фарадной характеристикой pn-перехода. Она нелинейная, поскольку обратно пропорциональна ширине перехода (см. формулу (2.7)), а ширина перехода пропорциональна квадратному корню из напряжения на переходе (см. формулу (2.5)).

В отличие от барьерной емкости, зависящей от ширины области объемного заряда pn-перехода, диффузионная емкость зависит от изменения суммарных зарядов неравновесных элек­тронов и дырок соответственно слева и справа от pn-перехода в ре­зультате изменения напряжения на нем (см. рис. 2.4, в). Так как эти заряды создаются за счет диффузии (инжекции) носителей через pn-переход, диффузионную емкость следует учитывать при прямом напряжении смещения. В несимметричных pn-переходах, для кото­рых pp > nn диффузионная емкость определяется преимущест

Каждый электрик должен знать:  Неисправности светодиодных лент и методы их ремонта

венно суммарным зарядом неравновесных дырок в n-слое, величина кото­рого изменяется при изменении прямого напряжения.

Значение диффузионной емкости зависит от протекающего через р-п-переход прямого тока и может составлять сотни и тысячи пикофарад, т.е. она существенно больше барьерной емкости. Таким образом, при прямых напряжениях смещения емкость pn-перехода опреде­ляется в основном диффузионной емкостью, а при обратных напряжениях, когда диффузионная емкость равна нулю, – барьерной емкостью.

Добавить комментарий