Wat is Diffusiekondensiteit?
Definisie van diffusiekapasiteit
Diffusiekapasiteit is 'n soort differensieelkapasiteitseffect van 'n p-n-junktion wanneer dit positief geskuif word. Dit word veroorsaak deur die diffusieproses van verskillende tipes materiaal in halwegeledeurslike toestelle soos PN-junksies of MOSFET's, dit wil sê, 'n paar draers in die gedopeerde gebied versprei na die ongedopeerde gebied om 'n ruimteladingsgebied te vorm, en uiteindelik as 'n kapasiteitseffect te verduidelik.
Basiese beginsel
Wanneer die PN-junktion voorwaarts geskuif word, sal draers (elektrone en gasholle) onderskeidelik vanaf die P- en N-gedeeltes na mekaar versprei. In die proses van diffusie het die P-gebied 'n sekere hoeveelheid nie-evenwigtige Jane (elektron) opgebou, terwyl die N-gebied 'n sekere hoeveelheid nie-evenwigtige Jane (gat) opgebou het. Hierdie opeenhoping van nie-evenwigtige minderheidsdeeltjies vorm 'n sekere ladingsopslag, soos 'n kondensator, met die vermoë om lading op te slaan. Die grootte van die diffusiekapasiteit is verband hou met die voorwaartse skuifspanning, temperatuur en eienskappe van halwegeledeurslike materiaal. Hoe groter die voorwaartse skuifspanning, hoe groter die diffusiekapasiteit.
Die vorming van die diffusiekapasiteit
Wanneer 'n wisselspanning toegepas word op 'n halwegeledeurslike junktion, varieer die konsentrasie van die minderheid met die spanning. Hierdie minderheidsdeeltjies beweeg ewekansig in die halwegeleider en ophoop naby die halwegeledeurslike junktion. Hierdie ophoping is ekwivalent aan 'n kapasiteitseffect, naamlik die diffusiekapasiteit.
Die uitdrukking vir diffusiekapasiteit kan gewoonlik geskryf word as:
CD is die diffusiekapasiteit.
Qn is die minderheidslading.
V is die toegepaste spanning.
Diffusiekapasiteit in 'n diode
In diodes, verskyn diffusiekapasiteits hoofsaaklik in die voorwaartse skuiftoestand. Wanneer die diode voorwaarts geskuif word, word minderheidsdeeltjies (soos gasholle in N-tipe halwegeledeurslike materiaal) ingespot in die P-gebied, wat lei tot 'n verandering in die minderheidskonsentrasie. Die verandering in die konsentrasie van Jane het 'n kapasiteitseffect gevorm, naamlik die diffusiekapasiteit.
Diffusiekapasiteit in 'n transistor
In transistore (soos BJT, MOSFETs, ens.), bestaan die diffusiekapasiteit ook tussen die basis en die emitter. Wanneer die transistor by hoë frekwensie of hoë spoed werk, is die invloed van die diffusiekapasiteit meer duidelik, omdat dit die versterkingsverhouding van die transistor en die frekwensieantwoord beïnvloed.
Effek van diffusiekapasiteit
Die invloed van diffusiekapasiteit in halwegeledeurslike toestelle word hoofsaaklik weerspieël in die volgende aspekte:
Hoëfrekwensieprestasie: In hoëfrekwensietoepassings, beperk diffusiekapasiteits die bandwydte van die toestel en beïnvloed sy hoëfrekwensieprestasie.
Skakelspoed: In skakeltoepassings, kan die diffusiekapasiteit die spoed van skakeltoestelle beïnvloed en swakverlies verhoog.
Signaalvervorming: In versterkers, kan diffusiekapasiteits addisionele fasevertragings insleep, wat lei tot signaalvervorming.
Berekeningsformule
Die berekening van diffusiekapasiteit is gewoonlik gebaseer op modelle in halwegeledeurslike fisika. Vir 'n diode, kan die diffusiekapasiteit benader word as:
Q is die elektroniese lading.
NA is dopingskonsentrasie
μn is elektronmobieleidbaarheid.
ϵr is die relatiewe dielektriese konstante.
ϵ0 is die dielektriese konstante van die vakuum.
VT is termiese spanning, n = kT/q, k is die Boltzmann-konstante, T is die absolute temperatuur.
Vbi is die ingeboude potensiaal.
Toepassing
Hoëfrekwensie-sirkuite: In radiofrekwensie (RF) en mikrogolf-sirkuite, kan die effek van diffusiekapasiteit nie genege word nie.
Hoëspoeds digitale sirkuite: In hoëspoeds digitale sirkuite, kan die diffusiekapasiteit die signaal-opgangs- en -afgangstyds beïnvloed.
Kragbestuur: In 'n kragbestuursirkuit, beïnvloed die diffusiekapasiteit die doeltreffendheid van die skakelkragvoorsiening.
