Барьерная емкость р-n-перехода

Как уже отмечалось, область р-n-перехода обеднена основными носителями заряда (рис. ) и полупроводник в нем по своим свойствам подобен собственному, то есть обладает низкой проводимостью и, следовательно, р-n-переход представляет собой высокоомную область. В этой области имеется двойной электрический слой: n-область заряжена положительно, р-область – отрицательно. Поэтому р-n-переход напоминает плоский конденсатор. Обкладками его являются границы перехода, а диэлектриком – обедненная основными носителями заряда область. Эту емкость назвали барьерной емкостью р-n-перехода.

Барьерная емкость р-n-перехода определяется аналогично емкости плоского конденсатора:

С = ,

где: S – площадь перехода, d – его толщина, e - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника. Толщина р-n-перехода определяется соотношением:

d = ,

где V – внешнее смещение, подаваемое на переход. Тогда емкость р-n-перехода:

С = S .

Так, при S = 25*10^-6 см²; N_Д = N_А =10¹⁸ см^-3; V = -5 B; e = 16; e₀ = 8.85*10^-14 ф/м получим С = 2,6 пФ.

Видно, что барьерная емкость зависит от приложенного к переходу напряжения. Причем при увеличении обратного смещения емкость уменьшается, что связано с увеличением толщины р-n-перехода. Зависимость (1/С)2 = f ( V ) линейна и имеет вид, представленный на рис. ЗЗЗЗЗЗЗ. При V³Vк говорить о барьерной емкости перехода не имеет смысла так как в силу прямого смещения сопротивление перехода резко уменьшается и через него протекает большой ток. Существуют специально спроектированные диоды – варикапы, которые выполняют роль электрически управляемых конденсаторов.