3.1.2  Ємності переходу

                 Залежно від фізичної природи заряду, що змінюється в переході, розрізняють бар’єрну та дифузійну ємності.

                Бар’єрну (зарядову) ємність визначають зміною нескомпенсованого заряду іонів при зміні товщини запірного шару під дією зовнішньої напруги. Ідеальний р-n-перехід нагадує плоский конденсатор, пластинами якого є нейтральні низькоомні області НП. Отже, при використанні формули (3.32) бар’єрна ємність дорівнює

.        (3.5)

                З (3.5) випливає, що бар’єрна ємність збільшується при зростанні  і , а також при зростанні прямої напруги. При зростанні зворотної напруги барєрна ємність зменшується. Характер залежності  показано на рисунку  3.3.

Рисунок 3.3 – Вольт-фарадна характеристика р-n-переходу

 

                Дифузійна ємність зумовлена здебільшого процесами інжекції. Зміну заряду неосновних носіїв стосовно рівноважного рівня біля переходу при зміні прямої напруги можна розглядати як прояв деякої ємності

,                                           (3.6)

де  - величина інжектованого заряду.

                Величина цієї ємності може бути розрахована за формулою

 

.             (3.7)

 

                Як правило, при прямому ввімкненні р-n-переходу враховують лише дифузійну ємність, тому що бар’єрна ємність становить одиниці пікофарад, а дифузійна – десятки нанофарад.

                Ємності переходу враховують при складанні його еквівалентної схеми (рисунок 3.4). На схемі - розподільний опір р- та n- областей, - поверхневий опір (для струмів поверхневого витоку), -диференційний опір переходу.

Рисунок 3.4 –  Еквівалентна схема р-n-переходу

 

                Для кімнатної температури (Т=300К) справедлива формула Шоклі

,                                        (3.8)

де  подають у міліамперах.

                При прямому вмиканні р-n-переходу  , тому еквівалентна схема набуває вигляду - рисунок  3.5,а. При зворотному  , і спрощена еквівалентна схема переходу має вигляд -  рисунок 3.18,б.

 

Рисунок 3.5 – Еквівалентна схема р-n-переходу: а) при прямому вмиканні ;  б) при зворотному вмиканні