Што е дифузионата капацитет?
Дефиниција на дифузионата капацитет
Дифузионата капацитет е вид на диференцијална капацитет ефект на p-n јункцијата кога е позитивно биасирана. Таа е предизвикана од процесот на дифузирање на различни типови на материјали во полупроводнички уреди како што се PN јункцијата или MOSFET, т.е. неколку носители во допираниот регион се дифузираат до недопираниот регион за да формираат просторска заредена област и на крај се појавуваат како капацитет ефект.
Основен принцип
Кога PN јункцијата е претходно биасирана, носителите (електрони и резерфори) ќе се дифузираат од P и N регионите едни кон други. Во процесот на дифузирање, P областа накопчува одредена количина не-равновесни Џен (електрони), а N областа накопчува одредена количина не-равновесни Џен (резерфори). Овие накопчени не-равновесни малочислени честички формираат одредена заредена складиште, како капацитет, со способност за складирање на заред. Големината на дифузионата капацитет е поврзана со напонот на претходното биасирање, температурата и својствата на полупроводничките материјали. Колку по голем е напонот на претходното биасирање, толку по голема е дифузионата капацитет.
Формирање на дифузионата капацитет
Кога се применува алтернативен напон на полупроводничка јункција, концентрацијата на малочислените се менува со напонот. Овие малочислени честички се движеат случајно во полупроводника и се накопчуваат близу до полупроводничката јункција. Ова накопчување е еквивалентно на капацитет ефект, т.е. дифузионата капацитет.
Изразот за дифузионата капацитет обично може да се запише како:
CD е дифузионата капацитет.
Qn е малочислената заред.
V е применетиот напон.
Дифузионата капацитет во диод
Во диодите, дифузионите капацитети главно се појавуваат во состојбата на претходно биасирање. Кога диодот е претходно биасиран, малочислени честички (како резерфори во N-тип полупроводници) се инжектираат во P-региона, што доведува до промена во концентрацијата на малочислени. Промената во концентрацијата на Џен формира капацитет ефект, т.е. дифузионата капацитет.
Дифузионата капацитет во транзистор
Во транзисторите (како BJT, MOSFET итн.), дифузионата капацитет исто така постои помеѓу базата и емитерот. Кога транзисторот работи при високи фреквенции или брзини, влијанието на дифузионата капацитет е појавно, бидејќи влијае на усикувањето на транзисторот и фреквенционата одговор.
Ефект на дифузионата капацитет
Влијанието на дифузионата капацитет во полупроводничките уреди е главно рефлектирано во следните аспекти:
Високочестотна перформанца: Во високочестотни применби, дифузионите капацитети ограничуваат лентата на уредот и влијаат на неговата високочестотна перформанца.
Брзина на комутација: во применби на комутација, дифузионата капацитет може да влијае на брзината на комутација на уредите, да го зголеми губитокот на комутација.
Искривување на сигналот: Во амплификатори, дифузионите капацитети може да внесат дополнителен фазен забрзувањ, што резултира со искривување на сигналот.
Формула за пресметка
Пресметката на дифузионата капацитет обично е базирана на модели во полупроводничката физика. За диод, дифузионата капацитет може да се апроксимира како:
Q е електронски заред.
NA е концентрација на допирање
μn е подвижност на електроните.
ϵr е релативна диелектрична константа.
ϵ0 е диелектрична константа на вакуум.
VT е термален напон, n = kT/q, k е болтзманова константа, T е абсолютна температура.
Vbi е вграден потенцијал.
Примена
Високочестотни цеви: Во радио фреквенција (RF) и микроламбда цеви, ефектот на дифузионата капацитет не може да се игнорира.
Високобрзински цифрови цеви: во високобрзински цифрови цеви, дифузионата капацитет може да влијае на временото на повеќење и спад на сигналот.
Управување со мощност: Во управувачка цев за мощност, дифузионата капацитет влијае на ефикасноста на комутациониот извор на мощност.
