Quid est Capacitas Diffusionalis?
Definitio capacitatis diffusionis
Capacitas diffusionis est species effectus capacitatis differentialis iuncturae p-n cum positiva sit praepositio. Causatur per processum diffusionis diversorum generum materialium in dispositivis semiconductoricis sicut iunctura PN vel MOSFET, id est, pauci portatores in regione dopata diffunduntur ad regionem indopatam formantes regionem spatiatae caricae, et demum apparens ut effectus capacitativus.
Principium basicum
Cum iunctura PN praepositio habet, portatores (electrones et foramina) diffundentur ex regionibus P et N ad alterutrum. In processu diffusionis, regio P accumulat certam quantitatem non-aequilibrii Janus (electrones), regio N autem accumulat certam quantitatem non-aequilibrii Janus (foramina). Haec accumulata non-aequilibria minoritatis formant quoddam depositum caricae, simile capacitori, cum capacitate caricae conservandae. Magnitudo capacitatis diffusionis pertinet ad praepositionem voltantis, temperaturam et proprietates materialium semiconductoricorum. Quanto maior est praepositio voltantis, tanto maior est capacitas diffusionis.
Formatio capacitatis diffusionis
Cum voltus alternans applicetur ad iuncturam semiconductoricam, concentratio minoritatis variat cum voltu. Haec particulae minoritatis movebuntur casualiter in semiconductore et accumulabuntur prope iuncturam semiconductoricam. Haec accumulatio aequivalit effectui capacitativo, scilicet capacitati diffusionis.
Expressio capacitatis diffusionis saepe scribi potest ut:
CD est capacitas diffusionis.
Qn est carica minoritatis.
V est voltus applicatus.
Capacitas diffusionis in diodo
In diodis, capacitores diffusi principali modo apparent in statu praepositionis. Cum diodus praepositus sit, particulae minoritatis (sicut foramina in semiconductoribus N-typus) injectae sunt in regionem P, resultans in mutatione concentrationis minoritatis. Mutatio concentrationis Janus formavit effectum capacitativum, scilicet capacitatem diffusionis.
Capacitas diffusionis in transistore
In transistoribus (sicut BJT, MOSFET, etc.), capacitas diffusionis etiam existit inter basin et emitterem. Cum transistor operetur in conditione altae frequentiae vel celeris, influentia capacitatis diffusionis magis manifesta est, quia affectat amplificationem transistoris et responsionem frequentiae.
Effectus capacitatis diffusionis
Influencia capacitatis diffusionis in dispositivis semiconductoricis principaliter reflectitur in sequentibus aspectibus:
Praestantia altae frequentiae: In applicationibus altae frequentiae, capacitores diffusi limitant bandam latam dispositivi et affectant suam praestantiam altae frequentiae.
Celeritas commutationis: in applicationibus commutationis, capacitas diffusionis potest affectare celeritatem dispositivorum commutationis, incrementando perditionem commutationis.
Distortio signali: In amplificatoribus, capacitores diffusi possunt introducere retardationem phase additionalem, resultans in distortione signali.
Formula calculi
Calculus capacitatis diffusionis saepe fundatur in modellis physicae semiconductoriae. Pro diodo, capacitas diffusionis approximari potest ut:
Q est carica electronica.
NA est concentratio doping.
μn est mobilis electrorum.
ϵr est constantia dielectrica relativa.
ϵ0 est constantia dielectrica vacui.
VT est voltus thermicus, n = kT/q, k est constantia Boltzmann, T est temperatura absoluta.
Vbi est potentia inherentis.
Applicatio
Circuitus altae frequentiae: In circuitibus radiofrequentiae (RF) et microondarum, effectus capacitatis diffusionis neglegi non potest.
Circuitus digitalis celeris: in circuitibus digitalibus celeribus, capacitas diffusionis potest affectare tempus ascensionis et descensionis signali.
Gubernatio potentiae: In circuitu gubernationis potentiae, capacitas diffusionis affectat efficientiam supply power commutationis.
