Zer da Difusioaren Kapazitatea?

Diffusion capacitance definizioia

Diffused capacitancea da p-n erdiko diferentziakako kapazitate-efektua da positiboki polarizatuta dagoenean. Hau eragiten duen prosedura da konduktore handiaren gailuetan (PN erdiko edo MOSFET) material desberdinen difusio-prozesua, hau da, doitu zutabe baten karguak ez-doitu zutabera dituzte eta espazio kargu-zona sortzen dute, azkenik kapazitate-efektu gisa agertzen dira.

Oinarrizko printzipioa

PN erdiko polarizatzaile positiboa denean, karguak (elektronak eta bozitzaileak) P eta N zutabetik beste batetara difundituko dira. Difusio-prozesuan, P eremuan non-equilibrium Jane bat (elektron) bilduko da, N eremuan non-equilibrium Jane bat (bozitzaile). Bildutako horiek kargu-bilduma bat osatzen dute, kapazitore bezala funtzionatzen dena, kargu gordetzeko ahalmena duena. Diffusion capacitancearen tamaina erlazionatuta dago polarizazio positibo-tentsioarekin, tenperaturarekin eta konduktore handiaren material-en propietateekin. Polarizazio positibo-tentsioa gehiago, diffusion capacitancea gehiago.

Diffusion capacitancearen formakuntza

Tentsio alternatua aplikatzen denean semikonduktoreko erdian, minoritariek tentsioaren arabera aldatzen dute kontzentrazioa. Horiek kasualki mugitzen dira semikonduktorean eta bildu egiten dira semikonduktoreko erdiko atzetik. Hau kapazitore efektu bati buruzkoa da, hau da, diffusion capacitancea.

Diffusion capacitancearen adierazpena arruntan idatz daiteke:

• CD da diffusion capacitancea.

• Qn da minoritarren kargua.

• V da aplikatutako tentsioa.

Diodoko diffusion capacitancea

Diodotan, diffused capacitorek bereiztuta agertzen dira polarizazio positibo egoeran. Diodoa polarizazio positiboan dagoenean, minoritarrek (N motako semikonduktorretan bozitzaileak) P eremuan sartzen dira, minoritar-kontzentrazioaren aldaketa ematen dute. Kontzentrazio aldaketak kapazitore efektu bat sortzen du, hau da, diffusion capacitancea.

Transistorreko diffusion capacitancea

Transistoretan (BJT, MOSFETs, etab.), diffusion capacitancea existitzen da oinarri eta emiter artean. Transistora frekuencia altuan edo abiadura handian lan egiten duenean, diffusion capacitancearen eragina argiagoa da, transistorearen gaina eta frekuencia-erantzuna eragiten duelako.

Diffusion capacitancearen eragina

Diffusion capacitancearen eragina semikonduktoreko gailuetan hainbat aspektutan ikusten da:

• Frekuencia altuaren prestazioa: Frekuencia altuen aplikazioetan, diffusion capacitorek murriztu ditzakete gailuaren bandera eta frekuencia altuaren prestazioa eragin dezakete.

• Aldaketaren abiadura: Aldaketarako aplikazioetan, diffusion capacitancea aldatzeko gailuen abiadurari eragin dezake, aldatze-hilketza handituz.

• Signalaren distorsioa: Amplifikatzailetan, diffusion capacitorek fase-delai gehigarriak eragin dezakete, signalaren distorsiora eragin dezakete.

Kalkulatzeko formula

Diffusion capacitancearen kalkulua arruntan semikonduktore fisikan oinarrituta egiten da. Diodo baterako, diffusion capacitancea hurrengo moduan aproksima daiteke:

• Q elektronaren kargua da.

• NA doitu-kontzentrazioa da.

• μn elektronen mobilidatea da.

• ϵr dielektrikoko konstante erlatiboa da.

• ϵ0 vakioaren dielektrikoko konstantea da.

• VT tenperatura termikoa da, n = kT/q, k Boltzman konstantea da, T tenperatura absolutua da.

• Vbi bornatutako potentziala da.

Aplikazioa

• Frekuencia altuko zirkuituak: Erradio-frekuentzia (RF) eta mikro-ondeko zirkuituetan, diffusion capacitancearen eragina ezezagutzeko ezinezkoa da.

• Abiadura handiko digital zirkuituak: abiadura handiko digital zirkuituetan, diffusion capacitancea signalaren goraketa-denborari eta beheraketa-denborari eragin dezake.

• Indar-gestion: indar-gestion zirkuituetan, diffusion capacitancea aldatze-indararen efizientziari eragin dezake.