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擴(kuò)散電容
二極管結(jié)電容的組成部分之一
基本信息
| 外文名 | Diffusion capacitance |
正文
擴(kuò)散電容
擴(kuò)散電容：對于正偏pn結(jié)，當(dāng)外加偏壓增大時(shí)，注入n區(qū)的空穴增加，在n區(qū)的空穴擴(kuò)散區(qū)內(nèi)形成空穴積累，為保持電中性條件，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電子濃度也相應(yīng)增加。電子注入p區(qū)情形類似，這種擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生的電荷存儲效應(yīng)等效為電容，稱擴(kuò)散電容。
二極管的電容效應(yīng)在交流信號作用下才會表現(xiàn)出來。
反向偏置時(shí)，由于少數(shù)載流子數(shù)目很少，可忽略擴(kuò)散電容。而勢壘電容在正偏和反偏時(shí)均不能忽略。
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補(bǔ)充說明：
pn結(jié)擴(kuò)散電容是來自于非平衡載少數(shù)流子在pn結(jié)兩邊的中性區(qū)內(nèi)的電荷存儲所造成的電容效應(yīng)（因?yàn)樵谥行詳U(kuò)散區(qū)內(nèi)存儲有等量的非平衡電子和非平衡空穴的電荷，它們的數(shù)量受到結(jié)電壓控制）。這種由于注入載流子存儲電荷隨著電 壓變化所產(chǎn)生的擴(kuò)散電容將隨正向電壓而按指數(shù)式增大；擴(kuò)散電容也與直流偏壓有關(guān)（也是一種非線性電容），也將隨著直流偏壓的增大而指數(shù)式增大，故擴(kuò)散電容在正向偏壓下比較大。
另外，由于pn結(jié)擴(kuò)散電容與少數(shù)載流子的積累有關(guān)，而少數(shù)載流子的產(chǎn)生與復(fù)合都需要一個時(shí)間（稱為壽命τ）過程，所以擴(kuò)散電容在高頻下基本上不起作用。這就是說，擴(kuò)散電容還與外加結(jié)電壓的信號頻率ω有關(guān)，并從而常常用乘積(ωτ)的大小來劃分器件工作頻率的高低：在低頻(ωτ<<1, ωτ<<1)、即[外加信號的變化周期]>>[存儲電荷再分布的時(shí)間]時(shí)，少數(shù)載流子存儲電荷的變化跟得上外加信號的變化, 則擴(kuò)散電容較大；在高頻 (ωτ >>1, ωτ>>1)、即存儲電荷跟不上外加信號的變化時(shí), 擴(kuò)散電容很小（隨著(ωτ)1/2下降)，故擴(kuò)散電容在低頻下很重要。
因?yàn)閜n結(jié)的開關(guān)速度主要決定于在兩邊中性區(qū)內(nèi)存儲的少數(shù)載流子，所以，從本質(zhì)上來說，也就是擴(kuò)散電容對開關(guān)速度的影響。
總之，pn結(jié)的擴(kuò)散電容與其勢壘電容不同。前者是少數(shù)載流子引起的電容，對于pn結(jié)的開關(guān)速度有很大影響，在正偏下起很大作用、在反偏下可以忽略，在低頻時(shí)很重要、在高頻時(shí)可以忽略；后者是多數(shù)載流子引起的電容，在反偏和正偏時(shí)都起作用，并且在低頻和高頻下都很重要。
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