Nini ni Capacitance ya Diffusion?

Maana ya capacitance ya diffusion

Capacitance ya diffusion ni aina ya mazingira ya capacitance ya tofauti ya p-n junction wakati ina bias chanya. Inatokana na mchakato wa diffusion wa aina mbalimbali za vifaa katika vifaa vya semiconductor kama PN junction au MOSFET, hiyo ni, vifaa vingine vikitofautiana vya eneo limelazwa likidiffuse hadi eneo lisilo limelazwa kutengeneza eneo la charge, na mwishowe hupambana kama mazingira ya capacitance.

Mwongozo msingi

Wakati PN junction ina bias chanya, vifaa (electrons na holes) vinadiffuse kutoka P na N regions kwa kila moja. Katika mchakato wa diffusion, eneo la P limezamia sifa fulani za non-equilibrium Jane (electronic), na eneo la N limezamia sifa fulani za non-equilibrium Jane (holes). Hizi zimezamia sifa za non-equilibrium minority particles zinatengeneza store ya charge, kama capacitor, na uwezo wa kukusanya charge. Ukubwa wa capacitance ya diffusion unahusiana na voltage ya bias chanya, joto, na sifa za vifaa vya semiconductor. Ikiwa voltage ya bias chanya inaongezeka, capacitance ya diffusion inaongezeka pia.

Uundaji wa capacitance ya diffusion

Wakati voltage ya AC inatumika kwenye junction ya semiconductor, uzito wa minority unabadilika kulingana na voltage. Hizi zinatofautiana zinatembelea kwa urahisi katika semiconductor na kuhamishika karibu na junction ya semiconductor. Uhamisho huu unasawa na mazingira ya capacitance, ambayo ni capacitance ya diffusion.

Muundo wa capacitance ya diffusion unaweza kutumika kama:

• CD ni capacitance ya diffusion.

• Qn ni charge ya minority.

• V ni voltage iliyotumika.

Capacitance ya diffusion katika diode

Katika diodes, capacitors vilivyodiffuse vinapokua kwa ujumla katika hali ya bias chanya. Wakati diode ina bias chanya, vifaa vya minority (kama holes katika semiconductors za aina ya N) huhamishika kwenye eneo la P, kusababisha maono ya concentration. Maono hayo ya concentration ya Jane yanatengeneza mazingira ya capacitance, ambayo ni capacitance ya diffusion.

Capacitance ya diffusion katika transistor

Katika transistors (kama BJT, MOSFETs, na wengine), capacitance ya diffusion pia inapatikana kati ya base na emitter. Wakati transistor anafanya kazi kwenye kiwango cha juu au kasi, athari ya capacitance ya diffusion inaonekana zaidi, kwa sababu inaathiri gain ya transistor na frequency response.

Athari za capacitance ya diffusion

Athari za capacitance ya diffusion katika vifaa vya semiconductor zinajaribishwa kwa ujumla kwenye viwango vifuatavyo:

• Ufanisi wa kiwango cha juu: Katika matumizi ya kiwango cha juu, capacitors vilivyodiffuse huweka hatari bandwidth ya vifaa na kuathiri ufanisi wake wa kiwango cha juu.

• Kasi ya switching: Katika matumizi ya switching, capacitance ya diffusion inaweza kuathiri kasi ya vifaa vya switching, kuboresha hasara ya switching.

• Distortion ya signal: Katika amplifiers, capacitors vilivyodiffuse zinaweza kutumia phase delay zaidi, kusababisha distortion ya signal.

Muundo wa hisabati

Hisabati za capacitance ya diffusion mara nyingi yanategemea kwenye models katika physics za semiconductor. Kwa diode, capacitance ya diffusion inaweza kupimwa kama:

• Q ni electronic charge.

• NA ni concentration ya doping

• μn ni electron mobility.

• ϵr ni relative dielectric constant.

• ϵ0 ni dielectric constant ya vacuum.

• VT ni thermal voltage, n = kT/q, k ni boltzmann constant, T ni absolute temperature.

• Vbi ni built-in potential.

Matumizi

• Mipango ya kiwango cha juu: Katika mipango ya radio frequency (RF) na microwave, athari ya capacitance ya diffusion hayawezi kutoeleweka.

• Mipango ya digital ya kasi: Katika mipango ya digital ya kasi, capacitance ya diffusion inaweza kuathiri rise time na fall time ya signal.

• Usimamizi wa nguvu: Katika usimamizi wa nguvu, capacitance ya diffusion huathiri ufanisi wa switching power supply.