28, Вах тонкого р-н перехода

Толщина объемного заряда

;

;

;

;

;

;;

;

;

;

;

; ;

;

;

Если вместо :

то

29. Барьерная и диффузионная емкости p-n-перехода

При подаче на p-n-переход переменного напряжения проявляются емкостные свойства.Образование p-n-перехода связано с возникновением пространственного заряда, создаваемого неподвижными ионами атомов доноров и акцепторов. Приложенное к p-n-переходу внешнее напряжение изменяет величину пространственного заряда в переходе. Следовательно, p-n переход ведет себя как своеобразный плоский конденсатор, обкладками которого служат области n- и p-типа вне перехода, а изолятором является область пространственного заряда, обедненная носителями заряда и имеющая большое сопротивление.Такая емкость p-n-перехода называется барьерной. Барьерная емкость CБ может быть рассчитана по формуле где S - площадь p-n-перехода;  ·0 - относительная () и абсолютная (0) диэлектрические проницаемости;  - ширина p-n-перехода. Особенностью барьерной емкости является ее зависимость от внешнего приложенного напряжения. С учетом (2.2) барьерная емкость для резкого перехода рассчитывается по формуле:  ,где знак ” + “ соответствует обратному , а ”-“ прямому напряжению на переходе. Зависимость барьерной емкости от обратного напряжения называется вольтфарадной характеристикой (см. рис. 2.6). В зависимости от площади перехода, концентрации легирующей примеси и обратного напряжения барьерная емкость может принимать значения от единиц до сотен пикофарад. Барьерная емкость проявляется при обратном напряжении; при прямом напряжении она шунтируется малым сопротивлением rpn .Кроме барьерной емкости p-n-переход обладает так называемой диффузионной емкостью. Диффузионная емкость связана с процессами накопления и рассасывания неравновесного заряда в базе и характеризует инерционность движения неравновесных зарядов в области базы. Диффузионная емкость может быть рассчитана следующим образом: ,где tn  - время жизни электронов в базе. Величина диффузионной емкости пропорциональна току через p-n-переход. При прямом напряжении значение диффузионной емкости может достигать десятков тысяч пикофарад. Суммарная емкость p-n-перехода определяется суммой барьерной и диффузионной емкостей. При обратном напряжении CБ > CДИФ; при прямом напряжении преобладает диффузионная емкость CДИФ >> CБ. Рис. 2.7

Эквивалентная схема p-n-перехода на переменном токе представлена на рис. 2.7. На эквивалентной схеме параллельно дифференциальному сопротивлению p-n-перехода rpn включены две емкости CБ  и CДИФ ; последовательно с rpn включено объемное сопротивление базы rБ. С ростом частоты переменного напряжения, поданного на  p-n-переход, емкостные свойства проявляются все сильнее, rpn  шунтируется емкостным сопротивлением и общее сопротивление p-n-перехода определяется объемным сопротивлением базы. Таким образом, на высоких частотах p-n-переход теряет свои нелинейные свойства.