Емкости p-n-перехода

Емкость p-n-перехода равна сумме так называемых барьерной и; диффузионной емкостей.

Барьерная (или зарядная) емкость характеризуется сосредоточением по обе стороны границы раздела p- и n-слоев объемных зарядов, создаваемых ионами примесей.

Наличие барьерной емкости проявляется протеканием тока через p-n-переход вследствие изменения объемных зарядов (а следовательно, ширины p-n-перехода) при изменении напряжения на переходе и определяется соотношением Сб = dQ / dU. Зарядная емкость возрастает с уменьшением толщины p-n-перехода, т.е. при снижении обратного напряжения. Она выше при прямых напряжениях, чем при обратных. Величина барьерной емкости зависит от площади p-n-перехода и может составлять десятки и сотни пикофарад. Зависимость барьерной емкости p-n-перехода от обратного напряжения используется в варикапах (параметрических диодах), применяемых в качестве конденсаторов переменной емкости, управляемых напряженном.

В отличие от барьерной емкости, определяемой шириной области объемного заряда p-n-перехода, диффузионная емкость обусловливается изменением суммарных зарядов неравновесных электронов и дырок соответственно слева и справа от p-n-перехода в результате изменения напряжения на нем (см. рис. 2.2, в). Так как эти заряды создаются за счет диффузии (инжекции) носителей через p-n-переход, диффузионную емкость следует учитывать при прямом напряжении смещения. В несимметричных p-n-переходах, для которых pp >> nn, диффузионная емкость определяется преимущественно суммарным зарядом неравновесных дырок в n-слое, величина которого изменяется при изменении прямого напряжения.

Величина диффузионной емкости зависит от протекающего через p-n-переход прямого тока и может составлять сотни и тысячи пикофарад, т.е. она существенно больше барьерной емкости. Таким образом, при прямых напряжениях смещения емкость p-n-перехода определяется в основном диффузионной емкостью, а при обратных напряжениях, когда диффузионная емкость равна нулю, — барьерной емкостью.