Емкость р-п-перехода

Наряду с электропроводностью р-п-переход обладает и определенной емкостью. Образование р-п-перехода связано с возникновением пространственных зарядов, создаваемых неподвижными ионами примесей. Изменение внешнего напряжения меняет ширину перехода, а, следовательно, и величину пространственного заряда в нем. Таким образом, р-п-переход ведет себя подобно своеобразному плоскому конденсатору, обкладками которого служат проводящие слои, а диэлектриком – обедненный носителями слой р-п-перехода.

Емкость р-п-перехода подразделяют на две составляющие: барьерную (С_бар), отражающую перераспределение зарядов в р-п-переходе, и диффузионную(С_диф), отражающую перераспределение зарядов вблизи р-п-перехода:

. (1. 4)

При прямом смещении перехода в основном проявляется диффузионная емкость, при обратном – основную роль играет барьерная емкость.

Диффузионная емкость С_диф, обусловленная прохождением основных носителей заряда, прямо пропорциональна току, протекающему при прямом смещении перехода

, (1. 5)

где t_р – среднее время жизни дырок в п-области;

– прямой ток через р-п-переход;

Q_p – заряд, образуемый дырками, инжектированными в п-область.

При напряжении U_обр » 0, 2 В ток I = –I_обр и, следовательно, диффузионная емкость равна нулю. Таким образом, диффузионная емкость существует только при прямом смещении р-п-перехода.

Барьерная емкость С_бар проявляется при обратном смещении р-п-перехода. Ее численное значение обратно пропорционально приложенному напряжению и определяется из выражения:

, (1. 6)

где S – площадь р-п-перехода;

e_а – абсолютная проницаемость полупроводникового материала;

q – заряд электрона;

п_п – концентрация основных носителей заряда в п-области;

y_к – контактная разность потенциалов;

U_вн – обратное напряжение, приложенное к переходу.

Зависимость барьерной емкости от напряжения (С_бар = f(U_обр)) называется вольт-фарадной характеристикой. Ее примерный вид представлен на рисунке 1. 9.

Рисунок 1. 9 – Вольт-фарадная характеристика р-п-перехода

⇐ Предыдущая 12