Ширина запирающего слоя

График распределения концентрации заряда

Мы можем решить уравнение Пуассона

–дифференциальное уравнение второго порядка.

Первое граничное условие

Второе граничное условие

Ширина запирающего слоя

Мы можем приложить внешнее напряжение к потенциальному барьеру. Вместо будет – U, и соответсвенно будет новая ширина запирающего слоя -> изменится заряд. При изменении напряжения меняется заряд, т.е. потенциальный барьер обладает емкостью. Называется эта емкость – барьерная емкость p-n перехода.

Заряд, который сосредоточен в запирающем слое

По определению

–дифференциальная емкость. Максимальное значение барьерной емкости вблизи нулевого приложенного напряжения.

Барьерная емкость играет роль только когда напряжение приложено в обратном направлении, т.е. когда запирающий слой большой. Если мы приложим напряжение в прямом направлении, барьерной емкости не будет потому, что запирающий слой исчезнет.

Но если приложить напряжение в прямом направлении, то там будет инжекция носителей заряда. Уровень инжекции напрямую связан с приложенным напряжением. Опять же зависимость заряда от напряжения – емкость, но емкость другого рода. Называется диффузионная емкость.

Связана с избыточной концентрацией не основного заряда при инжекции.

Избыточный заряд

Единичкой пренебрежем.

Чем больше приложено напряжение, тем больше инжекция, тем больше диффузионная емкость.

К чему приводит наличие емкостей? Если мы подключаем постоянное напряжение разницы практически никакой. Но если мы подаем резкий перепад?

R_диффер –дифференциальное сопротивление. Меняется в зависимости от напряжения.

Сопротивление толстых областей диода – R₁. Одна из емкостей играет роль при прямом включении диода, другая – при обратном. Когда мы хотим передать сигнал, содержащий высокочастотную компоненту. Скажем, последовательность очень коротких импульсов. Если мы разложим эту последовательность в ряд Фурье там окажется масса высокочастотных компонент. Например прямоугольный импульс. Весь этот импульс идет на то, чтобы зарядить емкость – барьерную или диффузионную. Фактически у нас на выходе ничего не будет. Поэтому эти емкости играют очень отрицательную роль.

R_ут – сопротивление утечки (часть тока пойдет просто по корпусу и т.д.). Когда низковольтный низкочастотный сигнал проблем не возникает. Когда сигнал высоковольтный, он пойдет через сопротивление утечки, когда высокочастотный – через емкости.

П/п диоды бывают разных типов, разных назначений. Рассмотрим диоды, которые получаются на основе контакта металла с п/п.