勢壘電容

勢壘電容

勢壘電容,是耗盡層寬窄變化所等效的電容,是二極體的兩極間的等效電容組成部分之一,具有非線性,其相應於多數載流子電荷變化的一種電容效應。

基本介紹


勢壘電容
在積累空間電荷的勢壘區,當PN結外加電壓變化時,引起積累在勢壘區的空間電荷的變化,即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少,這種現象與電容器的充、放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容。
勢壘電容具有非線性,它與結面積、耗盡層寬度、半導體的介電常數及外加電壓有關。
勢壘電容是二極體的兩極間的等效電容組成部分之一,另一部分是擴散電容。
二極體的電容效應在交流信號作用下才會表現出來。
勢壘電容在正偏和反偏時均不能忽略。而反向偏置時,由於少數載流子數目很少,可忽略擴散電容。
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補充說明:
勢壘電容是p-n結所具有的一種電容,即是p-n結空間電荷區(勢壘區)的電容;由於勢壘區中存在較強的電場,其中的載流子基本上都被驅趕出去了——耗盡,則勢壘區可近似為耗盡層,故勢壘電容往往也稱為耗盡層電容。
耗盡層電容相當於極板間距為p-n結耗盡層厚度(W)的平板電容,它與外加電壓V有關 (正向電壓升高時,W減薄,電容增大;反向電壓升高時,W增厚,電容減小)。因為,所以耗盡層電容為。對於單邊突變p+-n結,有;對於線性緩變p-n結,有。勢壘電容是一種與電壓有關的非線性電容,其電容的大小與p-n結面積、半導體介電常數和外加電壓有關。當在p-n結正偏時,因有大量的載流子通過勢壘區,耗盡層近似不再成立,則通常的計算公式也不再適用;這時一般可近似認為:正偏時的勢壘電容等於0偏時的勢壘電容的4倍。不過,實際上p-n結在較大正偏時所表現出的電容,主要不是勢壘電容,而往往是所謂擴散電容。
值得注意的是,勢壘電容是相應於多數載流子電荷變化的一種電容效應,因此勢壘電容不管是在低頻、還是高頻下都將起到很大的作用(與此相反,擴散電容是相應於少數載流子電荷變化的一種電容效應,故在高頻下不起作用)。實際上,半導體器件的最高工作頻率往往就決定於勢壘電容。