Конспект лекций для студентов специальности 190901 «Системы обеспечения движения поездов»

1.4. Ёмкости p-n перехода

При приложении обратного напряжения разность потенциалов в области х увеличивается, незначительно увеличивается и заряд. Обозначим зависимость заряда от напряжения . Тогда величина ёмкости закрытого p-n перехода, которую называют барьерной, определится как

График зависимости барьерной ёмкости от величины обратного напряжения представлен на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Зависимость барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения

При приложении прямого напряжения через p-n переход начинает протекать прямой ток, и весь объём полупроводниковой структуры начинает насыщаться зарядами, поступающими из источника внешнего питания. Ёмкость, которая накапливает заряды, называется диффузионной. Обозначим зависимость заряда от тока . Заряд прямо пропорционален току, а напряжение открытого p-n перехода мало зависит от тока, так как дифференциальное сопротивление мало. Отсюда следует, что диффузионная ёмкость прямо пропорциональна прямому току

, (1.4)

где - температурный потенциал, В при 20 ⁰С;

 - среднее время жизни заряда от инжекции до его рекомбинации.

В расчётах принимают общую ёмкость p-n перехода равной сумме барьерной и диффузионной ёмкостей С_пер = С_бар + С_диф. Такое допущение можно сделать, поскольку диффузионная ёмкость при обратном смещении практически равна нулю, а при прямом смещении С_диф > С_бар.