二極管勢壘電容和擴(kuò)散電容講解

二極管結(jié)電容分為兩種：勢壘電容和擴(kuò)散電容。二極管的結(jié)電容等于兩者之和，在PN結(jié)反偏的情況下，勢壘電容主導(dǎo)作用。在PN結(jié)正偏的情況下，擴(kuò)散電容主導(dǎo)作用。節(jié)電容并不是兩個(gè)管腳引起雜散電容，是由于PN節(jié)的特性產(chǎn)生的。

1、勢壘電容

其實(shí)這個(gè)勢壘電容很好理解，我們都知道在PN結(jié)半導(dǎo)體中由于擴(kuò)散的緣故，PN結(jié)附近會(huì)形成一個(gè)空間電荷區(qū)，又叫做耗盡區(qū)。

當(dāng)我們給PN結(jié)施加反向電壓，反向電壓形成的外部電場和和內(nèi)部電場方向相同，N區(qū)域自由電子被電源拉向電源正極，P區(qū)的空穴被電源負(fù)極輸出的電子填充，內(nèi)部電場得到加強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，空間電荷區(qū)變寬，如果施加的反向電壓是個(gè)變化的電壓，那么這個(gè)空間電荷區(qū)會(huì)隨著電壓增加而變寬，隨著電壓減小而變窄，拿電容來類比，PN結(jié)變寬電容兩個(gè)極板距離拉大電容減小，PN結(jié)變窄電容兩個(gè)極板距離拉近電容增大。這個(gè)等效的“電容”就叫做勢壘電容。變?nèi)荻O管就是利用了這個(gè)特性，當(dāng)然變?nèi)荻O管的PN結(jié)接觸面積更大，再加上特殊工藝制作，使得變?nèi)荻O管的勢壘電容比普通二極管大的多。如下示意圖，白色空穴，藍(lán)色電子。

2、擴(kuò)散電容

給二極管施加正向電壓，正向電壓形成的外部電場和內(nèi)電場方向相反，內(nèi)部電場受到外部電場“擠壓”，削弱了內(nèi)部電場，促進(jìn)了自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，也就是說自由電子更容易從N區(qū)進(jìn)入P區(qū)，進(jìn)入P區(qū)的電子在PN結(jié)附近濃度高，遠(yuǎn)離PN結(jié)的濃度低，同樣道理進(jìn)入N區(qū)的空穴聚集在PN結(jié)附近，如下圖所示，濃度都是靠近PN結(jié)濃度大，在正向偏置電壓不變的情況下，達(dá)到一種平衡態(tài)，存儲(chǔ)了一定量的電荷，如果外部正向偏置是個(gè)變化量，那么存儲(chǔ)的電荷也是變化量類似于電容的重放電。這種擴(kuò)散現(xiàn)象等效的電容叫做擴(kuò)散電容。如下示意圖，白色空穴，藍(lán)色電子。

3、二極管手冊中的結(jié)電容

一般我們在二極管手冊中看到的結(jié)電容是指的勢壘電容，有的廠家標(biāo)注Vr=0時(shí)的結(jié)電容，即，在沒有外加電壓時(shí)的結(jié)電容，有的廠家標(biāo)注反向電壓Vr為固定值時(shí)的結(jié)電容，都差不多。如下圖所示：

DIODES 1N4007手冊：

Philips 1N4148：