Емкостные свойства р-n перехода

Наличие в р-n переходе ионов примесей и подвижных носителей заряда, находящихся вблизи границы перехода, обуславливает его емкостные свойства (рис. 5).

Имеются две составляющие емкости р-n перехода: барьерная (зарядная) С_бар и диффузионная С_диф. Барьерная емкость обусловлена наличием в р-n переходе ионов донорной и акцепторной примесей, р- и n-области образуют как бы две заряженные обкладки конденсатора, а сам обедненный слой служит диэлектриком. В общем случае

Рисунок 5

, (8)

где С₀ – емкость р-n перехода при U_обр = 0 (300…600 пФ);

γ – коэффициент, зависящий от типа перехода (для резких р-n переходов γ = 1/2, для плавных γ = 1/3).

С увеличением обратного напряжения барьерная емкость уменьшается. Такое свойство барьерной емкости позволяет использовать переход как емкость, управляемую величиной обратного напряжения.

Зависимость емкости от приложенного напряжения называется вольтфарадной характеристикой. Характер зависимости С_бар = f(U_обр) показан на рис. 6, где кривая 1 соответствует плавному р-n переходу, а кривая 2 – резкому.

Диффузионная емкость обусловлена изменением числа неравновесных носителей заряда в базе при возрастании прямого напряжения на переходе (кривая 3 на рис. 6):

, (9)

где I_пр – прямой ток, протекающий через переход;

τ – время жизни инжектированных носителей.

Рисунок 6

Диффузионная емкость всегда зашунтирована малым прямым сопротивлением р-n перехода и во многом определяет быстродействие полупроводниковых элементов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Касаткин В.С., Немцов М.В., Электротехника. - М.; Энергоатомиздат, 2000.

2. Основы промышленной электроники /Под ред. В.Г. Герасимова.- М.: Высшая школа, 1985.

3. Основы теории цепей; Учебник для ВУЗов. /В.П.Бакалов и др. 2-ое изд. перераб. и доп. – М.; 2000.

4. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г. Герасимова.- М.: Высшая школа, 1987.

5. Прянишников В.А. Электроника. - СПб; Корона принт, 2002.

6. Хоровиц П., Хилл У.. Искусство схемотехники.- М.:Мир, 1997.

7. Амочаева Г.Г. Электронный конспект лекций.

Дополнительная

1. Алексеенко А.Г., Шагурин Н.И. Микросхемотехника. Учебное пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1990.

2. Жеребцов И.П. Основы электроники.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Попов В.П., Основы теории цепей.- Учебник для ВУЗов.- 3-е изд. испр.-М.: Высшая школа, 2000.

4. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench. в 2-х томах, Под ред. Д.И. Панфилова ДОДЭКА, 1999.-т.1-Электроника.

5. Электротехника/Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1985.

Лекция №11 - 12