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功率二极管之PN结的电容效应

RagingTyphoon
 RagingTyphoon
发布于 2016/06/20 14:42
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  PN结中的电荷量随外加电压而变化,呈现电容效应,称为结电容又称为微分电容.结电容影响PN结的工作频率,特别是在高速开关状态时,使其单向导电性 变坏,甚至不能工作,在 深入研究PN结的电容特性后,发现PN结电容是由势垒电容和扩散电容两种性质不同的因素共同造成的.

   1 、势垒电容CB

  PN结交界处形成的势垒区,即空间电荷区,是积累空间电荷的区域,极性不同的电荷分别处于界面两侧(P区和N区),就好象平行板电容器的极板一样。这 两个区域能够存放电荷(载流子),即充电;也能够被取走电荷,即放电。于是,当PN结两端电沍变化时,将引起PN结空间电荷的改变,表现为电容性效 应, 同时引起势垒层的变化,可以用势垒电容GB来描述这种效应。

  当PN结处于正向偏置状态,且正向电压升高时,N E和P K中的多数载流子便进入阻挡层并与其中部分相反极性的空间电荷中和,就好像把这些载流子存 放在空间电荷区一样。这种现象称为载流子的存储效应存储电荷童随正偏座的增加而增加,相当 于栽流子向势垒电容充电。当外加正向电压洚低时,又会有一部分 载流子离开阻挡层,像被从PN结中取出一样,即相当于势垒电容的放电.应当注意,势垒电容不是一个固定不变的值,其大小随外加电压而改变,当外加电压保持 不变时,阻挡层中空间电荷 的数目也保持不变,势垒电容也停止了充放电。可见,势垒电容只在外加电压变化时才起作用,外加电压频率越高,势垒电容的 作用 越显著。势垒电容&的大小与PN结截面积成正比,与阻挡层厚度成反比。

   2、扩散电容CD

  PN结的正向电流是由P区中的空穴和N芪中的电子相互扩散造成的。当PN结外加正向电压时,大量电子由N区进入P区, 空穴由P区进入N区;但电子进 入P区后并不是立即与空穴复合而消失,而是在靠近耗尽层的一定距离内(通常称为扩散长度)一面继续扩散,一面与空穴复合后消失,反之类同,可见在扩散长度 内存储了一定数量的电荷,正向电流越大,存锗电荷越多.它们随正向电压的变化亦具有电容的性质,称为扩散电容CD。

  综上所述,PN结电容Cj的两种成分在不同外加电压条件下所占的份额不同.在正向偏置状态下,当正向电压较低时,因扩散运动较弱,扩散电容比较小,势 垒电容占主要成分;正向电冱较高时,扩散运动加剧,使扩散电容按指数规律上升,成为PN结电容的主要成分。在反向偏置状态下,因扩散运动被抑制,因而表现 出较小的扩散电容,因此结电容以势垒电容为主,如图2-2所示。

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