Kas ir difūzijas kapacitānce?
Difūzijas kapacitānces definīcija
Difūzijas kapacitānce ir veids no diferenciālkapacitānces efektu p-n savienojumā, kad tā ir pozitīvi apspiesta. Tas izriet no dažādu materiālu difūzijas procesa puslēdusmaterialu ierīcēs, piemēram, PN savienojumā vai MOSFET, tas ir, daži nosūtītāji dotos reģionos difuzē uz nedotos reģioniem, lai veidotu telpisku lādiņu reģionu, un galu galā parādās kā kapacitānces efekts.
Pamata princips
Kad PN savienojums ir priekšapspiests, nosūtītāji (elektroni un trauki) attiecīgi difuzē no P un N reģioniem viens otru. Difūzijas procesā P reģions akumulē noteiktu daudzumu neekvilibra Jane (elektronu), N reģions akumulē noteiktu daudzumu neekvilibra Jane (trauku). Šie akumulētie neekvilibra mazāko daudzuma častīčas veido noteiktu lādiņu krājumu, kas darbojas kā kondensators, ar spēju krāt lādiņus. Difūzijas kapacitānces izmērs ir saistīts ar priekšapspiediena spriegumu, temperatūru un puslēdusmaterialu īpašībām. Jo lielāks ir priekšapspiediens, jo lielāka ir difūzijas kapacitānce.
Difūzijas kapacitānces veidošanās
Ja puslēdusmateriala savienojumam tiek piestiprināts maiņspriegums, mazāko daudzumu koncentrācija mainās atkarībā no sprieguma. Šie mazāko daudzumu častīčas nejauši kustās puslēdusmaterialā un akumulējas tuvā puslēdusmateriala savienojumam. Šis akumulācijas efekts ir ekvivalenta kapacitānces efektam, proti, difūzijas kapacitāncei.
Difūzijas kapacitānces izteiksme parasti var tikt uzrakstīta šādi:
CD ir difūzijas kapacitānce.
Qn ir mazāko daudzumu lādiņi.
V ir piestiprinātais spriegums.
Difūzijas kapacitānce diodā
Diodās difūzijas kondensatori galvenokārt parādās priekšapspiestajā stāvoklī. Kad dioda ir priekšapspiesta, mazāko daudzumu častīčas (piemēram, trauki N tipa puslēdusmaterialā) tiek injicētas P reģionā, rezultātā mainās mazāko daudzumu koncentrācija. Koncentrācijas mainība Jane veido kapacitānces efektu, proti, difūzijas kapacitānci.
Difūzijas kapacitānce tranzistorā
Tranzistoros (piemēram, BJT, MOSFET utt.) difūzijas kapacitānce pastāv starp bāzi un emitēro. Kad tranzistors strādā augstā frekvencē vai augstā ātrumā, difūzijas kapacitānces ietekme kļūst vērojamāka, jo tā ietekmē tranzistora guvumu un frekvenču atbildes.
Difūzijas kapacitānces ietekme
Difūzijas kapacitānces ietekme puslēdusmaterialu ierīcēs galvenokārt atspoguļojas šādos aspektos:
Augstfrekvenču veiktspēja: Augstfrekvenču lietojumos difūzijas kondensatori ierobežo ierīces jūrasplatību un ietekmē to augstfrekvenčo veiktspēju.
Pārslēgšanas ātrums: pārslēgšanas lietojumos difūzijas kapacitānce var ietekmēt pārslēgšanas ierīču ātrumu, palielinot pārslēgšanas zaudējumus.
Signāla deformācija: Pastiprinātājos difūzijas kondensatori var ievietot papildu fāzes aizvilcinājumu, kas rada signāla deformāciju.
Aprēķina formula
Difūzijas kapacitānces aprēķināšana parasti balstās uz modeliem puslēdusmaterialu fizikā. Diodai difūzijas kapacitānci var aptuveni aprēķināt šādi:
Q ir elektronu lādiņš.
NA ir dozēšanas koncentrācija
μn ir elektronu mobilitāte.
ϵr ir relatīvais dielektriskais konstantss.
ϵ0 ir vakuuma dielektriskais konstantss.
