二极管的电容效应

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发布时间 2009-05-24

  二极管具有电容效应。它的电容包括势垒电容CB和扩散电容CD。

  1.势垒电容CB(Cr)

  二极管等效电路PN结内缺少导电的载流子,其电导率很低,相当于介质;而PN结两侧的P区、N区的电导率高,相当于金属导体。从这一结构来看,PN结等效于一个电容器。

  事实上,当PN结两端加正向电压时,PN结变窄,结中空间电荷量减少,相当于电容"放电",当PN结两端加反向电压时,PN结变宽,结中空间电荷量增多,相当于电容"充电"。这种现象可以用一个电容来模拟,称为势垒电容。势垒电容与普通电容不同之处,在于它的电容量并非常数,而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时,势垒电容减小;反向电压减小时,势垒电容增大。目前广泛应用的变容二极管,就是利用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。

  2.扩散电容CD

  PN结正向偏置时,N区的电子向P区扩散,在P区形成一定的非平衡载流子的浓度分布,即靠近PN结一侧浓度高,远离PN结的一侧浓度低。显然,在P区积累了电子,即存贮了一定数量的负电荷;同样,在N区也积累了空穴,即存贮了一定数即正电荷。当正向电压加大时,扩散增强,这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多,致使在两个区域内形成了电荷堆积,相当于电容器的充电。相反,当正向电压减小时,扩散减弱,即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数减少,造成两个区域内电荷的减少,、这相当于电容器放电。因此,可以用一个电容来模拟,称为扩散电容。

  总之,二极管呈现出两种电容,它的总电容Cj相当于两者的并联,即Cj=CB + CD。二极管正向偏置时,扩散电容远大于势垒电容 Cj≈CD ;而反向偏置时,扩散电容可以忽略,势垒电容起主要作用,Cj≈CB 。

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