ЕМКОСТИ р-n ПЕРЕХОДА

Инерционность р-п перехода во многом определяется его емкостями. Обычно выделяют две основные емкости р-п перехода: диффузионную и барьерную. При прямом смещении р-п перехода из эмиттера в базу инжектируются неос­новные для базы носители заряда. Изменение прямого напряжения на р-п пере­ходе приводит к изменению концентрации этих неравновесных неосновных носителей в базе, т. е. к изменению заряда в ней Q_з. Изменение же заряда, вы­званное изменением напряжения, можно рассматривать как действие некото­рой емкости. Эта емкость называется диффузионной, поскольку неосновные носители заряда попали в базу за счет диффузии из эмиттера. На практике обычно используется дифференциальная диффузионная емкость С_д

Из (1.14) следует, что диффузионная емкость будет тем больше, чем больше ток через р-п переход и чем больше время жизни неосновных носителей в базе τ. Емкость С_д во многом определяет быстродействие элементов полупроводнико­вой электроники.

При обратном смещении инерционность р-п перехода характеризуется ем­костью, которая называется барьерной (или зарядной). Барьерная емкость Q определяется изменением пространственного заряда в i-области под действием приложенного напряжения.

Ширина р-п перехода зависит от U по закону (1.10). При изменении l ме­няется и число нескомпенсированных ионов в i-области, т. е. меняется ее заряд. По этому р-п переход можно рассматривать как систему из двух проводящих плоскостей, разделенных диэлектриком, т. е. как плоский конденсатор. Вели­чину барьерной емкости можно рассчитать по формуле плоского конденсатора:

С = ε₀ε_ПSi / l

Здесь Si - площадь р-п перехода. Подставляя в эту формулу (1.10), получаем

Как видно из (1.15), С_б зависит от величины приложенного напряжения, т. е. р-п переход может выполнять функции конденсатора переменной емкости.

В заключение заметим, что, поскольку при прямом смещении р-п переход сужается, барьерная емкость растет. Однако в этом случае С_б оказывается менее существенной, чем С_д.