|
Р-п-переход при обратном напряжении аналогичен
конденсатору со значительной утечкой в диэлектрике. Запирающий слой
имеет очень высокое сопротивление и по обе его стороны расположены
два разноименных объемных заряда, созданных ионизированными атомами
донорной и акцепторной примеси. Поэтому p-n-переход обладает емкостью,
подобной емкости конденсатора с двумя обкладками. Эту емкость называют
барьерной емкостью.
Барьерная емкость, как и емкость обычных конденсаторов, возрастает
при увеличении площади p-n-перехода и диэлектрической проницаемости
вещества полупроводника и уменьшении толщины запирающего слоя. Особенность
барьерной емкости состоит в том, что она является нелинейной емкостью,
т. е. изменяется при изменении напряжения на переходе. Если обратное
напряжение возрастает, то толщина запирающего слоя увеличивается.
А так как этот слой играет роль диэлектрика, то барьерная емкость
уменьшается.
Барьерная емкость вредно влияет на выпрямление переменного тока,
так как она шунтирует диод и через нее на более высоких частотах
проходит переменный ток. Но вместе с тем имеется и полезное применение
барьерной емкости. Специальные диоды, называемые варикапами, используют
в качестве конденсаторов переменной емкости для настройки колебательных
контуров, а также в некоторых схемах, работа которых основана на
применении нелинейной емкости. В отличие от обычных конденсаторов
переменной емкости, в которых изменение емкости происходит механическим
путем, в варикапах это изменение достигается регулировкой величины
обратного напряжения. Способ настройки колебательных контуров с
помощью варикапов называют электронной настройкой.
При прямом напряжении диод, кроме барьерной емкости, обладает так
называемой диффузионной емкостью, которая также нелинейна и возрастает
при увеличении прямого напряжения. Диффузионная емкость характеризует
накопление подвижных носителей заряда в п– и p-областях при наличии
прямого напряжения на переходе. Она существует только при прямом
напряжении, когда носители заряда в большом количестве диффундируют
через пониженный потенциальный барьер и, не успев рекомбинировать,
накапливаются в п– и p-областях. Так, например, если в некотором
диоде p-область является эмиттером, а п-область – базой, то при
подаче прямого напряжения из p-области в п-область через переход
устремляется большое количество дырок и, следовательно, в п-области
появляется положительный заряд. Одновременно под действием источника
прямого напряжения из провода внешней цепи в п-область входят электроны
и в этой области возникает отрицательный заряд. Дырки и электроны
в п-области не могут мгновенно рекомбинировать. Поэтому каждому
значению прямого напряжения соответствует определенная величина
двух равных разноименных зарядов, накопленных в п-области за счет
диффузии носителей через переход.
Диффузионная емкость значительно больше барьерной, но она в большинстве
случаев не оказывает существенного влияния на работу диода и использовать
ее также не удается, так как она всегда зашунти-рована малым прямым
сопротивлением самого диода. Практическое значение, как правило,
имеет только барьерная емкость.
|
