double arrow

Емкостные свойства p-n перехода

Кроме электропроводимости, p-n переход имеет и определённую ёмкость. Это обусловлено тем, что по обе стороны от металлургической границы могут появляться как неподвижные заряды в виде ионов примесей, так и подвижные в виде электронов и дырок.

Различают барьерную и диффузионную ёмкости.

Барьерная ёмкость Сбар обусловлена наличием в обеднённом слое противоположно заряженных ионов примесей, выполняющих роль диэлектрика, а низкоомные области (n и p) – роль “пластин’ конденсатора.

Известно, что ёмкость плоского конденсатора определяется:

где: S – площадь пластин конденсатора;

d – расстояние между пластинами (толщина диэлектрика).

Величину Сбар для резкого перехода можно определить из приближённого выражения:

где: S и d – площадь и толщина p-n перехода, соответственно.

С увеличением обратного напряжения (Uобр) барьерная ёмкость уменьшается из-за увеличения толщины перехода d.

Зависимость Сбар=f(Uобр) называется вольт-фарадной характеристикой

При подключении к p-n переходу прямого напряжения барьерная ёмкость несколько увеличивается вследствие уменьшения d. Однако в этом случае приращение зарядов за счёт инжекции играет большую роль и теперь ёмкость p-n перехода определяется, в основном, диффузионной составляющей ёмкости.

Диффузионная ёмкость Сдиф. характеризует накопление неравновесных зарядов (неосновных носителей) по обе стороны металлургической границы. Так как время жизни электронов и дырок до наступления рекомбинации конечно, то по обе стороны металлургической границы появляются дополнительные объёмные заряды, величина которых для малых приращений напряжений линейно увеличивается при увеличении прямого тока Iпр:

Сдиф.= Кд•Iпр .; где Кдкоэффициент, определяемый свойствами p-n перехода.

Uпр

t

График изменения тока через p-n переход при

Uобр изменении полярности напряжения

Iпр

t

Iобр

При прямом токе, как правило Сдиф. > Сбар.

Результирующая ёмкость равна:

Срез= Сдиф. + Сбар


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: