Unsa ang Diffusion Capacitance?

Pahayag sa diffusion capacitance

Ang diffused capacitance usa ka matang sa differential capacitance effect sa p-n junction kung positibong bias. Gitukod kini tungod sa proseso sa pagdistribute sa mga ibutang materyales sa semiconductor devices sama sa PN junction o MOSFET, nga ang pipila ka mga carriers sa doped region magdistribute ngadto sa undoped region aron makabuo og space charge region, ug sa katapusan mahimong kapasidad effect.

Basic principle

Kung ang PN junction adunay forward-bias, ang mga carriers (electrons ug holes) magdistribute gikan sa P ug N regions ngadto sa uban-uban. Sa proseso sa pagdistribute, ang P area nag-accumulate og pipila ka non-equilibrium Jane (electronic), ang N area nag-accumulate og pipila ka non-equilibrium Jane (hole). Ang mga naka-accumulate nga non-equilibrium minority particles mifomar og isang charge store, sama sa capacitor, nga may abilidad sa pag-store chargAng sukad sa diffusion capacitance nahimong related sa forward bias voltage, temperatura, ug properties sa semiconductor materials. Ang mas dako ang forward bias voltage, mas dako usab ang diffusion capacitance.

Ang pagkabuo sa diffusion capacitance

Kung ang AC voltage gigamit sa semiconductor junction, ang concentration sa minority nagbabago basehan sa voltage. Ang mga minority particles nag-move random sa semiconductor ug nag-accumulate near sa semiconductor junction. Ang accumulation niini equivalent sa isang capacitance effect, nga ang diffusion capacitance.

Ang expression para sa diffusion capacitance makakita sa usual nga butang:

• CD ang diffusion capacitance.

• Qn ang minority charge.

• V ang applied voltage.

Diffusion capacitance sa diode

Sa diodes, ang diffused capacitors main appear sa forward bias state. Kung ang diode adunay forward-biased, ang minority particles (tulad sa holes sa N-type semiconductors) injected sa P-region, resulta sa pagbag-o sa minority concentration. Ang pagbag-o sa concentration sa Jane nabuo og capacitance effect, nga ang diffusion capacitance.

Diffusion capacitance sa transistor

Sa transistors (tulad sa BJT, MOSFETs, etc.), ang diffusion capacitance sad exist gi-anha sa base ug emitter. Kung ang transistor work sa high frequency o high speed condition, ang impluwensya sa diffusion capacitance mas apparent, tungod kay nakaaffect sa gain sa transistor ug frequency response.

Epekto sa diffusion capacitance

Ang impluwensya sa diffusion capacitance sa semiconductor devices mainly reflected sa sumala aspeto:

• High frequency performance: Sa high frequency applications, ang diffusion capacitors limit sa bandwidth sa device ug affect sa iyang high frequency performance.

• Switching speed: Sa switching applications, ang diffusion capacitance can affect sa speed sa switching devices, increase switching loss.

• Signal distortion: Sa amplifiers, ang diffused capacitors may introduce additional phase delay, resulting sa signal distortion.

Calculation formula

Ang calculation sa diffusion capacitance usually based sa models sa semiconductor physics. Para sa diode, ang diffusion capacitance can be approximated as:

• Q ang electronic charge.

• NA ang doping concentration

• μn ang electron mobility.

• ϵr ang relative dielectric constant.

• ϵ0 ang dielectric constant sa vacuum.

• VT ang thermal voltage, n = kT/q, k ang boltzmann constant, T ang absolute temperature.

• Vbi ang built-in potential.

Apply

• High frequency circuits: Sa radio frequency (RF) ug microwave circuits, ang epekto sa diffusion capacitance dili mahimong ignoran.

• High-speed digital circuit: Sa high-speed digital circuit, ang diffusion capacitance can affect sa signal rise time ug fall time.

• Power management: Sa power management circuit, ang diffusion capacitance affects sa efficiency sa switching power supply.