Диффузионная емкость

В (1.3) было дано понятие барьерной емкости, которая определяется изменением связвнного заряда ионизированных доноров и акцепторов в обедненной области. Аналогичным образом, изменение накопленного заряда неосновных носителей в областях, прилегающих к ОПЗ, при прямом смещении может быть смоделировано с помощью другой малосигнальной емкости. Эта емкость обычно называется диффузионной емкостью C_D, так как в случае идеального диода неосновные носители двигаются через квазинейтральную область вследствие диффузии. Следовательно,

C0 = dQ/dU,

где Q — заряд, накопленный в квазинейтральных областях,

.

(1.49)

Если рассматриваем р⁺-n переход с длинной базой, то

Dp_n>>Dn_p и W_Б>> L_p и накопленный заряд в базе Q_Б

(1.50)

Подставляя в(1.50) значение Dp_n(x) = p_n(x) – p_n0 из(1.29), получим

;

(1.51)

Умножим и поделим правую часть выражения (1.51) на tp:

(1.52)

Полагая, что для р⁺-n перехода и что I >> I_sp, получим выражение для диффузионной емкости диода с длинной базой

(1.53)

Видно, что емкость пропорциональна величине тока и времени жизни неосновных носителей в базе.

Значение диффузионной емкости диода с тонкой базой получим, анализируя распределение концентрации неосновных носителей в n-базе (рис.1.10)

Рисунок 1.10– Распределение концентрации неосновных носитетей в тонкой n-базе при прямом смещении р⁺-n-перехода

Как и для предыдущего случая, полагаем, что Dp_n(x) >>Dn_p(x), и тогда

где Q_Б0 = q Dn_p(x) W_Б/2 — удельный заряд носителей, накопленных в базе.

Так какмы полагаем, что ток чисто диффузионный и I » I_p, то

(1.55)

Выражая из(1.55)Dp_n(x) и подставляя его значение в (1.54), получим

(1.56)

Зная, что , для С_D получим

(1.57)

где t_пp = W_Б²/2D_p — время пролета неосновных носителей через базу при отсутствии в нем электрического поля (или среднее время диффузии).