Ano ang Diffusion Capacitance?

Pangungusap ng kapasidad ng pagkakalat

Ang kapasidad ng pagkakalat ay isang uri ng epekto ng differential capacitance ng p-n junction kapag ito ay positibong biased. Ito ay sanhi ng proseso ng pagkakalat ng iba't ibang uri ng materyales sa mga semiconductor device tulad ng PN junction o MOSFET, na ang ibig sabihin ay, ang ilang carriers sa doped region ay kumakalat patungo sa undoped region upang mabuo ang space charge region, at sa huli ay lumitaw bilang epekto ng kapasidad.

Pangunahing prinsipyo

Kapag ang PN junction ay forward-biased, ang mga carrier (electrons at holes) ay kumakalat mula sa P at N regions patungo sa bawat isa, nang may respeto. Sa proseso ng pagkakalat, ang P area ay nakalikom ng tiyak na dami ng hindi balanse na Jane (electron), ang N area ay nakalikom ng tiyak na dami ng hindi balanse na Jane (hole). Ang mga nakalikom na hindi balanse na minority particles ay bumubuo ng tiyak na charge store, tulad ng isang capacitor, na may kakayahan na mag-imbak ng charge. Ang laki ng kapasidad ng pagkakalat ay may kaugnayan sa forward bias voltage, temperatura, at mga katangian ng semiconductor materials. Ang mas malaking forward bias voltage, ang mas malaking kapasidad ng pagkakalat.

Ang pagbuo ng kapasidad ng pagkakalat

Kapag isang AC voltage ay inilapat sa semiconductor junction, ang concentration ng minority ay nagbabago depende sa voltage. Ang mga minority particles na ito ay random na gumagalaw sa semiconductor at nakalikom malapit sa semiconductor junction. Ang pagkakalikom na ito ay katumbas ng isang epekto ng kapasidad, na tinatawag na kapasidad ng pagkakalat.

Ang expression para sa kapasidad ng pagkakalat ay karaniwang maaaring isulat bilang:

• CD ay ang kapasidad ng pagkakalat.

• Qn ay ang minority charge.

• V ay ang inilapat na voltage.

Kapasidad ng pagkakalat sa diode

Sa mga diode, ang kapasidad ng pagkakalat ay pangunahing lumilitaw sa forward bias state. Kapag ang diode ay forward-biased, ang minority particles (tulad ng mga holes sa N-type semiconductors) ay inilapat sa P-region, na nagresulta sa pagbabago ng concentration ng minority. Ang pagbabago ng concentration ng Jane ay bumuo ng isang epekto ng kapasidad, na tinatawag na kapasidad ng pagkakalat.

Kapasidad ng pagkakalat sa transistor

Sa mga transistor (tulad ng BJT, MOSFETs, etc.), ang kapasidad ng pagkakalat ay mayroon din sa pagitan ng base at emitter. Kapag ang transistor ay gumagana sa mataas na frequency o mataas na bilis na kondisyon, ang impluwensya ng kapasidad ng pagkakalat ay mas malinaw, dahil ito ay nakakaapekto sa gain ng transistor at frequency response.

Epekto ng kapasidad ng pagkakalat

Ang impluwensya ng kapasidad ng pagkakalat sa mga semiconductor devices ay pangunahing ipinapakita sa sumusunod na aspeto:

• Mataas na frequency performance: Sa mga aplikasyon ng mataas na frequency, ang kapasidad ng pagkakalat ay limita ang bandwidth ng device at nakakaapekto sa kanyang mataas na frequency performance.

• Bilis ng switching: Sa mga aplikasyon ng switching, ang kapasidad ng pagkakalat ay maaaring makakaapekto sa bilis ng switching devices, at tumataas ang switching loss.

• Distorsyon ng signal: Sa mga amplifier, ang kapasidad ng pagkakalat ay maaaring magdagdag ng karagdagang phase delay, na nagresulta sa distorsyon ng signal.

Formula ng pagkalkula

Ang pagkalkula ng kapasidad ng pagkakalat ay karaniwang batay sa mga modelo sa semiconductor physics. Para sa isang diode, ang kapasidad ng pagkakalat ay maaaring maprosimado bilang:

• Q ay ang electronic charge.

• NA ay doping concentration

• μn ay electron mobility.

• ϵr ay ang relative dielectric constant.

• ϵ0 ay ang dielectric constant ng vacuum.

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

• Vbi ay ang built-in potential.

Ipaglaban

• Mga circuit ng mataas na frequency: Sa radio frequency (RF) at microwave circuits, ang epekto ng kapasidad ng pagkakalat ay hindi maaaring i-ignore.

• Mataas na bilis na digital circuit: sa mataas na bilis na digital circuit, ang kapasidad ng pagkakalat ay maaaring makakaapekto sa signal rise time at fall time.

• Power management: Sa power management circuit, ang kapasidad ng pagkakalat ay nakakaapekto sa efisiensiya ng switching power supply.