Емкость p-n перехода

Емкость p-n перехода

При использовании диодов в высокочастотных цепях приходится помнить о том, что p-n переход, подобно конденсатору имеет электрическую емкость, к тому же зависящую от напряжения, приложенного к p-n переходу. Это свойство p-n перехода используется в специальных диодах – варикапах, применяемых для настройки колебательных контуров в приемниках. Наверно, это единственный случай, когда эта емкость используется во благо. В остальных случаях эта емкость оказывает мешающее воздействие, замедляет переключение диода, снижает его быстродействие. Такая емкость часто называется паразитной.

Эту ёмкость принято разделять на две составляющие: барьерную Cбар и диффузионную Cдиф:

С = Сбар + Сдиф

Барьерная ёмкость отражает перераспределение зарядов в переходе. Определяется изменением нескомпенсирвоанного заряда ионов при изменении ширины запирающего слоя под воздействием обратного напряжения. Идеальный электронно-дырочный переход можно рассматривать, как плоский конденсатор, ёмкость которого определяется соотношением:

В общем случае зависимость барьерной ёмкости от приложенного к p-n переходу напряжения выражается формулой:

Где C0 - барьерная ёмкость при Uобр=0;

γ (гамма) - коэффициент, зависящий от типа p-n перехода (для резких γ=1/2, для плавных γ=1/3);

φк - контактная разность потенциалов.

С увеличением концентрации примесей барьерная ёмкость растёт.

С увеличением обратного напряжения барьерная ёмкость уменьшается, а с увеличением прямого напряжения - увеличивается.

Около 10 пФ.

Диффузионная ёмкость отражает перераспределение зарядов и пропорциональна току через p-n переход:

Cдиф= kдiпр

Диффузионная ёмкость зависит от частоты тока и с повышением частоты убывает, стремясь к 0.

Общая ёмкость перехода равна сумме барьерной и диффузионной ёмкостей.