რით არის დიფუზიური ელექტრული კაპაციტანსი?

დიფუზიური კაპაციტანსის განმარტება

დიფუზიური კაპაციტანსი არის დიფერენციალური კაპაციტანსის ეფექტი p-n ჯვარისთვის, როდესაც ის დადებითად არის დახრილი. ის შეიქმნება სხვადასხვა ტიპის მასალების დიფუზიის პროცესის გამო სემიქონდუქტორულ მოწყობილობებში, როგორიცაა PN ჯვარი ან MOSFET, რაც ნიშნავს, რომ რამდენიმე ნარჩენი დიფუზირდება დადებით დახრილ რეგიონიდან დაუხრილ რეგიონში და ქმნის სივრციულ ტარიღს, რომელიც ბოლოს გამოჩნდება კაპაციტანსის ეფექტის სახით.

ძირითადი პრინციპი

როდესაც PN ჯვარი დადებით არის დახრილი, ნარჩენები (ელექტრონები და ჰოლები) დიფუზირდებიან თანაბარად P და N რეგიონებში. დიფუზიის პროცესში, P რეგიონში არის არეკვლილი რაღაც რაოდენობის არაერთობრივი ჯეინი (ელექტრონები), N რეგიონში კი არის არეკვლილი რაღაც რაოდენობის არაერთობრივი ჯეინი (ჰოლები). ეს არეკვლილი არაერთობრივი ნარჩენები ქმნიან რაღაც რაოდენობის ტარიღს, როგორც კაპაციტორი, რომელიც შეიძლება შეინახოს ტარიღი. დიფუზიური კაპაციტანსის ზომა დაკავშირებულია დადებით დახრილი ვოლტაჟით, ტემპერატურით და სემიქონდუქტორულ მასალების თვისებებთან. დიდი დადებით დახრილი ვოლტაჟი უფრო დიდ დიფუზიურ კაპაციტანსს იძლევა.

დიფუზიური კაპაციტანსის შესახებ

როდესაც აცილური ვოლტაჟი გამოიყენება სემიქონდუქტორულ ჯვრზე, ნარჩენი კონცენტრაცია ვოლტაჟის მიხედვით იცვლება. ეს ნარჩენები შემთხვევით მოძრავენ სემიქონდუქტორში და არეკვლიან სემიქონდუქტორულ ჯვრის ახლოს. ეს არეკვლა არის ეკვივალენტური კაპაციტანსის ეფექტი, რომელიც ცნობილია როგორც დიფუზიური კაპაციტანსი.

დიფუზიური კაპაციტანსის გამოსახულება ჩვეულებრივ შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:

• CD არის დიფუზიური კაპაციტანსი.

• Qn არის ნარჩენი ტარიღი.

• V არის გამოყენებული ვოლტაჟი.

დიფუზიური კაპაციტანსი დიოდში

დიოდებში, დიფუზიური კაპაციტორები ძირითადად გამოჩნდებიან დადებით დახრილი სტატუსის დროს. როდესაც დიოდი დადებით არის დახრილი, ნარჩენები (როგორიცაა ჰოლები N-ტიპის სემიქონდუქტორში) ინჯექტირდებიან P-რეგიონში, რაც იწვევს ნარჩენი კონცენტრაციის ცვლილებას. ეს კონცენტრაციის ცვლილება ქმნის კაპაციტანსის ეფექტს, რომელიც ცნობილია როგორც დიფუზიური კაპაციტანსი.

დიფუზიური კაპაციტანსი トランジスタにおける拡散容量

トランジスタ（BJT、MOSFETなど）では、ベースとエミッタの間にも拡散容量が存在します。トランジスタが高周波や高速条件下で動作するとき、拡散容量の影響はより顕著になり、トランジスタのゲインや周波数応答に影響を与えます。

დიფუზიური კაპაციტანსის ეფექტები

დიფუზიური კაპაციტანსის შედეგები სემიქონდუქტორულ მოწყობილობებში ძირითადად შედგება შემდეგი ასპექტებიდან:

• მაღალი სიხშირის პერფორმანსი: მაღალი სიხშირის აპლიკაციებში, დიფუზიური კაპაციტორები ზღვის მოწყობილობის სირთულეს შეზღუდავენ და შეიძლება შეასრულონ მაღალი სიხშირის პერფორმანსს.

• სიჩქარე: სიჩქარის აპლიკაციებში, დიფუზიური კაპაციტანსი შეიძლება შეასრულოს სიჩქარის მოწყობილობების სიჩქარეს და ზრდას შეიძლება შეიტანოს სიჩქარის დანაკარგს.

• სიგნალის დეფორმაცია: ამპლიფიკატორებში, დიფუზიური კაპაციტორები შეიძლება შეიტანონ დამატებითი ფაზური დელაის შედეგად სიგნალის დეფორმაცია.

გამოთვლის ფორმულა

დიფუზიური კაპაციტანსის გამოთვლა ჩვეულებრივ დაფუძნებულია სემიქონდუქტორულ ფიზიკაზე. დიოდისთვის დიფუზიური კაპაციტანსი შეიძლება შეიტანოს შემდეგი ფორმულით:

• Q არის ელექტრონული ტარიღი.

• NA არის დოპირების კონცენტრაცია.

• μn არის ელექტრონის მობილურობა.

• ϵr არის შესაბამისი დიელექტრიკული მუდმივა.

• ϵ0 არის ვაკუუმის დიელექტრიკული მუდმივა.

• VT არის ტერმინალური ვოლტაჟი, n = kT/q, k არის ბოლცმანის მუდმივა, T არის აბსოლუტური ტემპერატურა.

• Vbi არის შენახული პოტენციალი.

გამოყენება

• მაღალი სიხშირის წრედები: რადიო სიხშირის (RF) და მიკროვადი წრედებში, დიფუზიური კაპაციტანსის ეფექტი არ შეიძლება იყოს დამატებული.

• მაღალი სიჩქარის ციფრული წრედი: მაღალი სიჩქარის ციფრულ წრედში, დიფუზიური კაპაციტანსი შეიძლება შეასრულოს სიგნალის ზრდის დროს და დაქრების დროს.

• ენერგიის მენეჯმენტი: ენერგიის მენეჯმენტის წრედში, დიფუზიური კაპაციტანსი შეიძლება შეასრულოს სიჩქარის დარეგული წყაროს ეფექტივობა.