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擴(kuò)散電容（二極管結(jié)電容的組成部分之一）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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擴(kuò)散電容

二極管結(jié)電容的組成部分之一

擴(kuò)散電容，是二極管結(jié)電容的組成部分之一，在交流信號(hào)作用下才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，它是p-n結(jié)在正偏時(shí)所表現(xiàn)出的一種微分電容效應(yīng)。

基本信息

外文名	Diffusion capacitance

正文

擴(kuò)散電容

擴(kuò)散電容：對(duì)于正偏pn結(jié)，當(dāng)外加偏壓增大時(shí)，注入n區(qū)的空穴增加，在n區(qū)的空穴擴(kuò)散區(qū)內(nèi)形成空穴積累，為保持電中性條件，擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電子濃度也相應(yīng)增加。電子注入p區(qū)情形類似，這種擴(kuò)散區(qū)中電荷隨外加偏壓變化而變化所產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)等效為電容，稱擴(kuò)散電容。

為了形成正向電流（擴(kuò)散電流），注入P 區(qū)的電子在P 區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P 區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。

擴(kuò)散電容是二極管結(jié)電容的組成部分之一，另一部分是勢(shì)壘電容。

二極管的電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。

反向偏置時(shí)，由于少數(shù)載流子數(shù)目很少，可忽略擴(kuò)散電容。而勢(shì)壘電容在正偏和反偏時(shí)均不能忽略。

——————

補(bǔ)充說(shuō)明：

擴(kuò)散電容（Diffusion capacitance）是p-n結(jié)在正偏時(shí)所表現(xiàn)出的一種微分電容效應(yīng)。

pn結(jié)擴(kuò)散電容是來(lái)自于非平衡載少數(shù)流子在pn結(jié)兩邊的中性區(qū)內(nèi)的電荷存儲(chǔ)所造成的電容效應(yīng)（因?yàn)樵谥行詳U(kuò)散區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)有等量的非平衡電子和非平衡空穴的電荷，它們的數(shù)量受到結(jié)電壓控制）。這種由于注入載流子存儲(chǔ)電荷隨著電壓變化所產(chǎn)生的擴(kuò)散電容將隨正向電壓而按指數(shù)式增大；擴(kuò)散電容也與直流偏壓有關(guān)（也是一種非線性電容），也將隨著直流偏壓的增大而指數(shù)式增大，故擴(kuò)散電容在正向偏壓下比較大。

另外，由于pn結(jié)擴(kuò)散電容與少數(shù)載流子的積累有關(guān)，而少數(shù)載流子的產(chǎn)生與復(fù)合都需要一個(gè)時(shí)間（稱為壽命τ）過(guò)程，所以擴(kuò)散電容在高頻下基本上不起作用。這就是說(shuō)，擴(kuò)散電容還與外加結(jié)電壓的信號(hào)頻率ω有關(guān)，并從而常常用乘積(ωτ)的大小來(lái)劃分器件工作頻率的高低：在低頻(ωτ<<1, ωτ<<1)、即[外加信號(hào)的變化周期]>>[存儲(chǔ)電荷再分布的時(shí)間]時(shí)，少數(shù)載流子存儲(chǔ)電荷的變化跟得上外加信號(hào)的變化, 則擴(kuò)散電容較大；在高頻 (ωτ >>1, ωτ>>1)、即存儲(chǔ)電荷跟不上外加信號(hào)的變化時(shí), 擴(kuò)散電容很?。S著(ωτ)1/2下降)，故擴(kuò)散電容在低頻下很重要。

因?yàn)閜n結(jié)的開(kāi)關(guān)速度主要決定于在兩邊中性區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)的少數(shù)載流子，所以，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，也就是擴(kuò)散電容對(duì)開(kāi)關(guān)速度的影響。

總之，pn結(jié)的擴(kuò)散電容與其勢(shì)壘電容不同。前者是少數(shù)載流子引起的電容，對(duì)于pn結(jié)的開(kāi)關(guān)速度有很大影響，在正偏下起很大作用、在反偏下可以忽略，在低頻時(shí)很重要、在高頻時(shí)可以忽略；后者是多數(shù)載流子引起的電容，在反偏和正偏時(shí)都起作用，并且在低頻和高頻下都很重要。

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