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 Кд – коэффициент, 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
Дата добавления: 2015-08-04; просмотров: 627;