X’huwa l-Kapaċitanza ta’ Diffużjoni?
Definizzjoni tal-kapaċità ta' diffużjoni
Il-kapaċità ta' diffużjoni hija speċi ħali ta' effett ta' kapaċità differenzjali ta' l-ġunġjoni p-n meta hija miftuħa positivament. Ttellaq minn proċess ta' diffużjoni ta' tipi differenti ta' materjal fi dispozitivi semikonduċturi kif il-ġunġjoni PN jew MOSFET, jiġifieri, karriġer li qis imwaqqfa fil-regioni doped jidiffużu għal regioni mhux doped biex jilqgu reġjun spazju tal-kaġġ, u Alla fine japparu bħala effett ta' kapaċità.
Prinċipju bażiku
Meta l-ġunġjoni PN tibda b'miftuħ pozitiv, il-karriġer (elektronijiet u forati) se jidiffużu minn P u N għal wieħed l-ieħor. Fl-proċess ta' diffużjoni, l-area P timxi ma' kvantità ta' Jane mhux fl-ekwilibriju (elektronijiet), l-area N timxi ma' kvantità ta' Jane mhux fl-ekwilibriju (forati). Dawn l-akkumułat mhux fl-ekwilibriju ta' partikli minoritarji jiformaw stokk ta' karriġer, kif il-kapaċità, bil-aħwa tas-silġ karriġer. Il-grann ta' kapaċità ta' diffużjoni hu relazzjonat mal-volt tal-miftuħ pozitiv, temperatura u l-karatteristiċi tal-materjal semikonduċturi. Aktar kbir il-volt tal-miftuħ pozitiv, aktar kbir il-kapaċità ta' diffużjoni.
Il-formazzjoni tal-kapaċità ta' diffużjoni
Meta volt AC jiġi applikat fuq ġunġjoni semikonduċturi, il-konċenrazzjoni ta' l-minoritarji tivvartja mal-volt. Dawn l-partikli minoritarji jmovu randomament fis-semikonduċturi u jikkumuljaw qrib mill-ġunġjoni semikonduċturi. Din l-akkumułazzjoni hi ekwivalent għall-effett ta' kapaċità, jiġifieri l-kapaċità ta' diffużjoni.
L-espressjoni għal kapaċità ta' diffużjoni solit tadwer bħal:
CD huwa l-kapaċità ta' diffużjoni.
Qn huwa l-kaġġ minoritarju.
V huwa l-volt applikat.
Kapaċità ta' diffużjoni fid-diodu
Fid-diodes, il-kapaċità ta' diffużjoni jippresentaw l-ewwel fl-istat miftuħ pozitiv. Meta l-diode tibda b'miftuħ pozitiv, il-partikli minoritarji (kif l-forati fid-semikonduċturi ta' tipo N) jiġu injettati fl-area P, li tiffrutaw f'varjazzjoni fl-konċenrazzoni minoritarja. Din l-varjazzjoni fl-konċenrazzoni ta' Jane formaw effett ta' kapaċità, jiġifieri l-kapaċità ta' diffużjoni.
Kapaċità ta' diffużjoni fit-tranzistor
Fit-tranzistors (kif BJT, MOSFETs, etċ.), il-kapaċità ta' diffużjoni wkoll tkun preżenti bejn il-base u l-emittent. Meta l-tranzistor jopra fl-frekwenza alta jew is-silġ veloċi, l-influwenza tal-kapaċità ta' diffużjoni tkun akbar, għax influwenza l-gain tal-tranzistor u r-risposta tal-frekwenza.
Effett tal-kapaċità ta' diffużjoni
L-influwenza tal-kapaċità ta' diffużjoni fid-dispozitivi semikonduċturi treflektiwa fl-aspetti segwi:
Performanża frekwenza għoli: Fl-applikazzjonijiet frekwenza għoli, il-kapaċità ta' diffużjoni limitaw l-banda tal-dispozitiv u influwenza s-silġ frekwenza għoli.
Velocità tas-silġ: fl-applikazzjonijiet tas-silġ, il-kapaċità ta' diffużjoni tista' taffetta l-veloċità tas-silġ tal-dispozitiv, inkrementa l-perdita tas-silġ.
Distorzjoni tas-segnal: F'amplifikaturi, il-kapaċità ta' diffużjoni jistgħu jiġibu addizzjonal phase delay, li tresulta fid-distorzjoni tas-segnal.
Formula ta' kalkul
Il-kalkul tal-kapaċità ta' diffużjoni solit basat fuq modelli fisika semikonduċturi. Għal diodu, il-kapaċità ta' diffużjoni tista' tapprossimat bħal:
Q huwa l-kaġġ elektroniku.
NA huwa l-konċenrazzjoni ta' doping
μn huwa l-mobilità tal-elektron.
ϵr huwa l-kostanti dielettriku relatattiv.
ϵ0 huwa l-kostanti dielettriku tal-vakku.
VT huwa l-volt termodinamiku, n = kT/q, k huwa l-kostanti Boltzmann, T huwa t-temperatura assoluta.
Vbi huwa l-potentjal built-in.
Applikazzjoni
Sistemi frekwenza għoli: Fl-ċirkwit radio frekwenza (RF) u mikrowaves, l-effett tal-kapaċità ta' diffużjoni ma jistax jiġi mgħadfel.
Ċirkwit digital veloċi: fid-ċirkwit digital veloċi, il-kapaċità ta' diffużjoni tista' taffetta l-ħin tas-silġ u l-ħin tal-abbass.
Gestjoni tal-enerġija: fid-ċirkwit gestjoni tal-enerġija, il-kapaċità ta' diffużjoni taffetta l-effiċjenza tal-supply tal-enerġija tas-silġ.
