Билет №4. Емкости p-n перехода, причины их возникновения и влияние на частотные свойства полупроводниковых приборов
Емкость p-n-перехода равна сумме так называемых барьерной и диффузионной емкостей. Барьерная (или зарядная) емкость характеризуется сосредоточением по обе стороны границы раздела p и n-слоев объемных зарядов, создаваемых ионами примесей. Физическим аналогом
барьерной емкости приближенно может служить емкость плоского конденсатора. Наличие барьерной емкости проявляется протеканием тока через p-n-переход вслед-ствие изменения объемных зарядов (а следовательно, ширины p-n-перехода) при изменении напряжения на переходе и определяется соотношением CБ = dQ/dU. Зарядная емкость возрастает с уменьшением толщины p-n-перехода, т. е. при снижении обратной напряжения. Она выше при прямых напряжениях, чем при обратных Величина барьерной емкости зависит от площади p-n-перехода и может составлять десятки и сотни пикофарад. Зависимость барьерной емкости p-n-перехода от обрат-ного напряжения используется в варикапах (параметрических диодах-), применяемых в качестве конденсаторов переменной емкости, управляемых напряжением. В отличие от барьерной емкости, определяемой шириной обласп объемного заряда p-n-перехода, диффузионная емкость обусловливается изменением суммарных зарядов неравновесных электронов и дырок со-ответственно слева и справа от p-n-перехода в результате изменения напряжения на нем (см. рис. 1.9, в). Так как эти заряды создаются за счет диффузии (инжекции) носителей через; p-n-переход, диффузионную емкость следует учитывать при прямом напряжении смещения. В несимметричных p-n-переходах, для которых pp”nn диффузионная емкость определяется преимущественно суммарным зарядом неравновесных дырок в n-слое, величина которого изменяется при изменении прямого напряжения. Величина диффузионной емкости зависит от протекаю-щего через р-п-переход прямого тока и может составлять сотни и тысячи пикофарад, т. е. она существенно больше барьерной емкости. Таким образом, при прямых напря-жениях смещения емкость р-n-перехода определяется в основном диффузионной емкостью, а при обратных напряжениях, когда диффузионная емкость равна нулю, — барьерною емкостью.