Емкость при прямом смещении

Диффузионная ёмкость связана с процессами накопления и рассасывания неравновесного заряда и характеризует инерционность движения неравновесных зарядов.

При прямом включении p-n перехода носители диффундируют через переход и накапливаются в соседней области.

Количество инжектированного в соседнюю область носителей заряда зависит от величины приложенного к p-n переходу напряжения U, т.е. изменение инжектированного заряда при изменении приложенного напряжения может характеризоваться емкостью, которую принято называть диффузионной.

C_дифф=dQ/du (5.8)

где Q - инжектированный заряд.

Будем считать, что p-n переход несимметричный и концентрация дырок в p области значительно больше концентрации электронов в n области.

Тогда заряд дырок, инжектированных в n-область

Q = qS∫ Dp(x)dx = f(U) (5.9)

Dp(x) плотность распределения носителей заряда (инжектированных дырок) в n-области

Можно показать, используя 5.8 и 5.9

C_дифф=dQ/du = k₃ J_p t _эфф exp(U/f _T) / f _T (5.10)

k₃ ~0.5-1

t_эфф - эффективное время жизни неосновных носителей.

J_p – плотность дырочного тока

Таким образом, как видно из (5.10), диффузионная емкость зависит от величины прямого тока через p-n переход и времени жизни носителей заряда, которое определяет глубину их проникновения в соседнюю область.

Чем больше время жизни инжектированных носителей заряда, тем на большую глубину они проникают и тем больше величина инжектированного заряда.

!! Диффузионную емкость образуют неосновные носители заряда.

Рис. 5.2 Барьерная и диффузионная емкости перехода

Общая емкость перехода равна сумме барьерной и диффузионной емкостям.

С= С_бар+ C_дифф (5.11)