二極管的過渡電容CT（空間電容）

隨著反向偏置幅度的增加，多數(shù)載流子遠離結(jié)，即耗盡層的寬度W增加。結(jié)兩側(cè)的這種未覆蓋的固定電荷構(gòu)成增量電容C的電容器T由下屬給出，

........(1)

其中 dQ 是電壓 dV 增加導致的電荷增加。

因此，時間間隔 dt 中的電壓變化 dV 將導致電流 i 由下式給出，

.........(2)

此電容 CT稱為過渡電容或空間電荷電容或勢壘電容或耗盡層電容。

CT形成結(jié)點的重要參數(shù)。但是，CT隨反向偏置的大小而變化。反向偏置的大小越大，耗盡層的寬度W越大，過渡電容C越小 T .

CT在階梯級結(jié)中：

如果從 P 側(cè)的受體離子密度突然變?yōu)?N 側(cè)的供體離子密度，則稱為階梯梯度。這種結(jié)在合金結(jié)（或熔斷結(jié)）二極管中形成。一般來說，受體密度N一個和供體密度 ND保持不平等。轉(zhuǎn)換電容 CT然后由下式給出，

........(3)

其中 是半導體介質(zhì)的絕對介電常數(shù)，A 是結(jié)的橫截面積，W 是耗盡層的橫截面積，由下式給出，

........(4)

在案例 N 中 一個 >>N D ,

...........(5)

因此， ..........（6）

因此，在階梯級結(jié)中，CT與結(jié)電壓 V 的平方根成反比j其中 Vj由下屬給出，

..........(7)

其中 Vd是一個負數(shù)，表示施加的反向偏置和 V0是接觸電位。

CT在線性漸變交匯點中

如果凈電荷密度在過渡區(qū)隨距離呈線性變化，則稱結(jié)是線性梯度的。這樣的結(jié)在皺眉結(jié)二極管中形成。

在這樣的結(jié)二極管中，過渡電容也由下式給出，

...........(8)

因此，C 的表達式T對于線性級配結(jié)與階梯級級結(jié)相同。

但是，在這種情況下，假設 N 一個 = N D ，耗盡層的寬度W由下式給出，

.........(9)

因此

........(10)

因此，在這種情況下，CT與 V 的平方根成反比 j .

擴散電容或存儲電容 CD

在正向偏置二極管中，結(jié)部處的電位勢壘降低。結(jié)果，空穴從 P 側(cè)注入到 N 側(cè)，電子從 N 側(cè)注入到 P 側(cè)。這些注入的電荷儲存在耗盡層外的結(jié)附近，N區(qū)的空穴和P區(qū)的電子。由于電荷存儲，電壓滯后于電流，產(chǎn)生電容效應。這種電容稱為擴散電容或存儲電容C D .

擴散電容 CD可以定義為注入電荷隨電壓的變化率，

因此

...........(11)

但是，在一個正向偏置二極管中，一個區(qū)域（比如P區(qū)）相對于另一個區(qū)域（N區(qū)）非常嚴重摻雜，電流（I）主要是由于空穴引起的。然后
（I） 由下式給出，

.......(12)

其中 Q 是存儲的電荷，是空穴的平均壽命，由下式給出，

.............(13)

其中 LP是孔的擴散長度，DP是孔的擴散常數(shù)。

結(jié)合方程 （11） 和 （12），我們得到

..........(14)

但是從動態(tài)電阻方程.將 r
的這個值代入等式 （14） 中，我們得到，

..........(15)

在一般情況下，擴散常數(shù) CD是由 n 區(qū)中的空穴和 P 區(qū)的電子擴散引起的，導致擴散電容 CDP的和 CDN的分別?？倲U散電容CD是 C 的總和DP的和 C DN的 .

CD可能有幾千pF的值。這個時間常數(shù) C D .R主要限制某些半導體器件在高頻應用中的頻率響應。

實際上，在正向二極管中，存在擴散電容C的D和過渡電容 C T ，但 C D >>C T .通常，CD比 C 大一百萬倍以上 T .因此，在正向偏置二極管中，CT可能被忽略，我們只需要考慮 C D .

同樣，在反向偏置二極管中，它們同時存在于 CD和 C T .但是 C D D我們只需要考慮 C T .

對于正向偏置的 Ge 二極管，在 ，然后 。對于 ， .