Kapazitäts p-n-Übergang

Двойной электрический слой пространственного заряда p-n-перехода, обедненный подвижными носителями заряда, имеет конечную толщину и его можно рассматривать как плоский конденсатор с емкостью

\(C=\frac{\varepsilon \varepsilon _{0}S}{\delta }\) (2.11)

где ε₀ – электрическая постоянная; ε– диэлектрическая проницаемость полупроводника; δ – ширина перехода.

Ширина δ для несимметричных p-n-переходов (N_D<< N_EIN) равна

\(\delta =\sqrt{\frac{2\varepsilon \varepsilon _{0}(\varphi _{k}\pm U)}{qN_{D}}}\) (2.12)

wobei N_D – концентрация донорных примесей; U – внешнее напряжение, которое входит в формулу (2.12) со зна­ком плюс, если оно запирающее.

Из (2.11) и (2.12) следует зависимость емкости от приложенного напря­жения

\(C=\frac{C_{0}}{\sqrt{1+\frac{U}{\varphi _{k}}}}\)

где φ_k – контактная разность потенциалов; С₀ – ёмкость при U = 0.

Емкость С называется барьерной емкостью .

Изменение напряжения на переходе приводит к изменению неравно­весной концентрации носителей в базе. Это явление сходно с процессами в конденсаторе, на обкладках которого изменение зарядов пропорцио­нально изменению приложенного напряжения. Емкость, определяющаяся отношением изменения величины инжектированного заряда в базе к изме­нению приложенного напряжения, носит название диффузионной. Эта ём­кость

\(C_{D}=\frac{dQ}{dU}=\tau \frac{dl}{dU}=\frac{\tau }{R_{D}}\) (2.13)

где \(\tau\) – время жизни инжектированных носителей в базе.

При прямых напряжениях барьерная емкость меньше диффузионной и её можно не учитывать, при обратных наоборот.

Kontroll-Liste

1. Что такое электронно-дырочный переход?
2. Как распределяются носители и электрические заряды в различных об­ластях p-n-перехода?
3. От чего зависит контактная разность потенциалов в p-n-переходе?
4. От чего зависит ширина обедненного слоя p-n-перехода?
5. Как Вы понимаете условие равновесия в p-n-переходе?
6. Какие процессы происходят в p-n-переходе при прямом и обратном смещениях?
7. Что такое тепловой ток?
8. В чём состоят отличия ВАХ реального диода от ВАХ идеального
   p-n-перехода?
9. Что такое барьерная емкость p-n-перехода?